下降管生物质热裂解液化反应器设计

以固体热载体加热工艺原理设计开发了一种新型下降管生物质快速热裂解液化反应器.详细阐述了反应器中的陶瓷球热载体换热器、颗粒喂料器、反应管、颗粒分离及热裂解气冷却系统等主要组成部件的结构,并对各部件的性能进行了试验测试.试验结果表明,热载体的温度与喂料速率控制精确,热载体与炭粉颗粒分离完全;空心锥喷嘴非常适合生物质热裂解气体产物的喷淋冷却,当喷嘴孔径为4.0mm、液体压力为0.2 MPa时雾化效果最佳,利用该喷淋冷却方式时秸秆类生物质热裂解生物油的收集率达到43％.     

新型下降管生物质热裂解液化装置的试验研究

采用新型下降管热裂解液化反应器,利用玉米秸秆粉进行(快速)热裂解试验,对物料及热载体的理化性质进行了分析。考察反应装置的整体运行情况,在固体热载体与生物质颗粒的质量比为20:1的情况下,固体热载体预热温度达到575℃时,截取了连续150min内V型下降管内的温度变化,对喷淋装置内生物油的温度进行了实时采集。实验结果得到了475、525、575℃不同温度下的生物油收集率,并对热裂解产物包括生物油的理化特性、炭粉粒径分布和不可冷凝气体的成分进行分析。     

生物质快速热裂解制取生物油的研究

阐述了生物质热裂解机理,介绍了生物质热裂解液化技术的工艺流程,对生物质热裂解液化技术研发现状进行了总结。以榆木木屑为原料,在自制的小型流化床上,开展了生物质快速热裂解制取生物油的试验研究。试验结果表明,粒径小于0.2mm的生物质粒径对生物油产率影响不大,最高生物油产率为43.93wt%,并指出了生物油的应用方式,为生物质快速热裂解液化技术的研究提供了参考。     

移动式生物质快速热裂解装置设计与性能研究

设计了一套移动式套管流化床生物质快速热裂解反应装置。阐述了套管流化床反应器、流化床气力输送进料装置、喷射喷淋组合式冷凝器等主要组成部件的结构,并对各部件的性能进行试验测试。试验结果表明,流化床气力输送进料装置受喷动气速的影响较大,在流化气速为0. 02 m/s时,随着喷动气速的增加,进料率快速增加,当喷动气速超过8 m/s时,这一趋势趋缓并且进料率波动范围变大;利用燃烧液化石油气和不可冷凝气方式加热套管流化床,流化床反应器内部温度场稳定,满足生物质热裂解的需要;喷射喷淋组合式冷凝器适用于热裂解气体产物的冷却,为提高热解油净产量,在给定的温度下,需要较大的喷淋流量和喷射流量。在反应温度为500℃时,落叶松木屑的热解油产率最高可达68. 6%。     

生物质热裂解生物油性质的研究进展

生物质热裂解生物油是生物质在隔绝空气的条件下,快速加热裂解,裂解蒸汽经快速冷却制得的棕褐色液体产物.生物油的物理化学性质显示了其在商业上的应用潜力,已引起了国内外的广泛关注.为此,从组成成分、含水量、含氧量、固体颗粒、灰分、酸性、腐蚀性和粘度等方面详细叙述了生物油的物理化学性质,提出了应用生物油的发展方向和推广应用生物油必须解决的问题.     

生物质热裂解技术的实验研究

以木为原料,利用从荷兰引进的旋转锥反应器闪速热裂解装置进行了热裂解试验。对热裂解产物的组成及反应的物质平衡进行了分析。结果表明：木热裂解产物由生物油,不可冷凝气体和木炭组成。其中,生物油成分复杂,低热值为１６５９５ｋＪ／ｋｇ;不可冷凝气体主要由ＣＯ,ＣＨ４,ＣＯ２,Ｈ２和Ｈ２Ｏ蒸汽组成。     

玉米秸秆等离子体热裂解液化实

采用山东理工大学自制小型流化床设备,利用玉米秸秆为原料进行了热裂解过程及生物油特性的实验研究.结果表明采用等离子体加热,整个反应器的预热时间大约为1.5 h,且反应过程中流化床内温度稳定,有利于生物质快速热裂解反应的进行.对反应产物--生物油热值特性作了分析,得出未经任何处理的生物原油的热值为18 066.62 kJ/kg,脱炭后热值低于脱炭前的生物油热值,其差值为3 446.71 kJ/kg,说明生物油中含有一定的固体炭.将脱炭后的生物油进行脱水处理后,测得生物油热值高出脱碳后生物油热值一倍左右.另外,玉米秸秆进行稀硝酸处理后,虽然玉米秸秆的热值降低,但裂解后生物油的热值有所提高,其热值差为913.74 kJ/kg.采用GC-MS分析得知,生物油是一种复杂的含氧有机化合物和水组成的混合物,也是导致其不稳定的主要原因.     

生物质热裂解液化物质平衡及影响因素分析

采用自制的小型流化床热裂解反应装置,利用农业废弃物（如玉米秸秆、稻壳、松木屑等）进行快速热裂解液化试验。试验结果表明,红松木屑的产油率最高,为62．39wt％,秸秆次之;在450℃,475℃,500℃,525℃和550℃等5种不同温度下,玉米秸秆热裂解在475℃时产油率最高,为56．28wt％。快速热裂解液化试验为生物质热裂解液化的研究提供了有益的参考。     

变速升温对玉米秸秆热解产物特性的影响

通过玉米秸秆的变速升温及传统匀速升温热解试验,对不同热解形式下生成的生物炭、生物油及热解气进行检测分析,探究升温速率对其热解产物特性的影响。试验表明,玉米秸秆减速升温生物炭得率和热解气得率分别为29.82%和27.49%,而加速升温的产物中生物油所占比例较大。通过热重试验及气相检测,发现不同的升温设置改变了生物质热解进程。此外对非冷凝气体进行气相检测分析发现,CO、CO2先于CH4溢出,而H2的溢出浓度随着热解温度的升高而增大。对生物油主要成分的检测分析发现,减速升温所制生物油的主要成分为小分子物质,大分子有机物含量很少,而加速升温可以得到更加丰富的多环芳烃。通过对产物的对比分析发现,在相同的热解时间下,减速升温速率设置不仅可以保证热解产物中较高的生物炭得率,且热解气得率比匀速升温试验增加4.49%,生物油相得率减少4.51%,且稠环芳烃含量较少。优化升温速率设置可提高生产效率,从而为生物质热解工程中的炭气油联产提供新的思路。     

玉米秸秆热裂解产物产率预测分析

以影响热裂解液化过程的因素(输入功率、压差、氩气流量和进料率)为网络输入,热裂解液化产物为网络输出,应用BP神经网络模型法对玉米秸秆热裂解液化产物产率进行了预测分析,并将预测结果与非线性回归分析法进行了比较分析.结果表明,采用BP神经网络模型预测输出值与试验值间的相对误差总体上在5％之内,说明模拟预测的效果较好.对BP神经网络模型法与非线性回归方法的预测结果对比分析显示:在试验数据范围内,BP神经网络模型对玉米秸秆热裂解3种产物产率的预测值更接近试验值,计算精度比非线性回归方法略高.     

扇形雾喷头雾化过程中雾滴运动特性

利用相位多普勒粒子分析仪测试了LU120—03型扇形雾喷头喷雾扇面内的雾滴运动速度,计算得出雾滴运动初速度即液膜破碎速度,确定了雾滴在喷雾扇面内的速度分布。结果表明：靠近喷头的区域,扇面边缘的最小雾滴速度小于中心位置的最小雾滴速度,更易飘失;远离喷头的区域,细小雾滴速度迅速衰减,极易受气流影响而产生飘失。     

生物质热解油喷雾特性试验

采用相位多普勒粒子分析仪,研究生物质热解油喷雾特性,考察气液质量流量比对液滴平均直径的影响,并与0号柴油和生物油/乙醇混合燃料的喷雾特性进行对比。结果表明：生物油的索特平均直径沿着轴向距离的增加呈先减小后增大的趋势,沿着径向不断增大;随着气液质量流量比的增加,液滴的平均直径不断减小,但减小趋势变缓;柴油雾化性能最好,生物油最差,添加乙醇能增强生物油的雾化性能。利用试验数据拟合得到生物油索特平均直径的经验公式,拟合值与试验测量值吻合良好,为生物油燃烧喷嘴的设计和运行工况的优化提供了参考。     

生物质热解生物油/柴油乳化燃料的制备与试验

制备了生物油/柴油乳化燃料并在柴油机台架上进行了试验.试验用生物油是在流化床反应器上对玉米秸秆粉进行热解试验获得的.将生物油与0号柴油以及适量的乳化剂混合,通过均质机均质,得到生物油/柴油乳化燃料.在ZS1110型柴油机台架上进行两种不同配比的生物油/柴油乳化燃料的发动机台架试验,得出了柴油机燃用生物油/柴油乳化燃料和纯柴油的负荷特性和排放特性曲线,并且对乳化燃料和纯柴油的油耗率和有效热效率进行了对比.研究结果表明:生物油体积分数为15%的生物油/柴油乳化燃料较纯柴油有明显的节油效果,最大节油率可达10%;NO、CO的排放也优于纯柴油的排放.     

生物质快速热解反应条件对生物油成分的影响

在利用流化床快速热解生物质制取生物油的工艺基础上,对影响生物油成分的主要因素进行了分析：在生物质快速热解过程中,当热解温度、物料种类、催化剂、载气等参数发生变化时,生物油成分也会发生变化;生物质原料对于生物油的化学成分影响较大,而热解条件则对生物油化学成分的相对含量具有显著影响;可有针对性地选择反应条件及原料种类进行热解,以获得所需要品质的生物油.     

基于生物质真空热解液化技术的生物油制

以杉木屑、玉米秸秆和稻壳等7种生物质为原料,在自行研制的真空热解装置上进行生物质真空热解制取生物油的实验研究.7种生物质的生物油产率均大于55%,杉木屑的生物油产率达67%以上.生物油成分分析结果表明,生物油是一种含氧量较高的有机混合物,7种生物油所含化合物类型相似,但具体化学组分及其相对含量有所差别.杉木屑生物油中苯酚及其衍生物的含量较高,达72.81%,仅杉木屑生物油中含有丁香酚,丁香酚的相对含量为4.12%.     

喷雾机设计中喷头的选型

喷头在喷雾装置中起着非常关键的作用。喷雾装置通过喷头控制液体的流量,使液体雾化成雾滴并将雾滴分布在目标的表面上。喷头是喷雾机实现喷雾作业的终端件,因此在喷雾机设计时,喷头的选型对喷雾机的性能尤为重要。为此,对喷头的类型、特点及选型进行了论述。     

物料种类对热解液化生物油成分的影响分析

以小型流化床做反应器,采用高铝矾土做床料,将玉米秸秆、松木屑等4种物料分别在500℃下进行热解,将热解气液化后得到的生物油进行成分分析。结果表明:不同种类生物油主要组分基本相同,都是酸类物质含量最多,但具体化合物种类及其相对含量具有一定的差异;玉米秸秆生物油中乙酸含量最大,其余主要是2-呋喃乙醇、2-环戊烯酮、苯酚及其衍生物,另外3种生物油羟基乙酸含量最大,苯酚类物质在不同生物油中含量相差不大,其中稻壳生物油含有较多的3,4-二羟基甲苯;大量醛、酮取代基苯酚类化合物的存在证明了生物油具有高的含氧量和亲水性,使得生物油含水率高而且不易除去。