新型内胆式双热型生物质热解反应器的设计

为了解决目前生物质制生物燃油清洁燃料装置造价高、需要外源燃料供热、寿命低及生物质制生物燃油清洁燃料能耗高等问题,结合各类流化床反应器的设计经验公式,提出一种流化式生物质热解主反应器设计的计算模型;利用该模型研究并设计了一种内胆式双热型生物质热解主反应器;利用VB对主反应器的主要参数进行了优化设计,得到其主要设计参数为床径为0.221 m,床高为1.445 m,并通过冷态实验进行了验证。     

转锥式生物质闪速热解液化反应器生产能力的计算

转锥式生物质闪速热解液化装置是当今研究的一个热点,也是一种很有前途的生物能利用技术,其反应器的生产能力是该装置设计和推广的一个重要参数和指标。本文着重研究了转锥式反应器生产能力的计算方法,为转锥式反应器的设计提供理论支持。     

生物质快速热解装置主反应器的研究现状

阐述了现有的生物质热解液化技术中主反应器的研究现状,分析了相应的优势与不足。介绍了在以转锥式快速热解液化设备所做的实验中所总结的问题及经验,提出了未来需要研究的问题,并预测了今后的研究方向,为生物质新能源的研究开发及生产探索了新的途径。     

转锥式生物质热解液化装置的实验研究

介绍了自行研制的转锥式生物质闪速热解液化装置原理及结构,并以玉米秆作为实验材料,详细说明了该装置热解液化生产生物质油的过程及相关工艺参数。     

流化床式生物质快速热解生产线热质衡算

生物质快速热解技术被国际上公认为最具发展潜力的生物质能源转换技术之一。笔者在北京林业大学平泉实验基地中试生产线试验数据的基础上,进行了年处理1万t流化床式生物质快速热解生产线的热质衡算,研究热解生产线各个工序的物料变化及能量流动情况,获得生物质原料与生物油、热解炭等产品之间的转化关系,定量反映出热解工艺中反应、冷凝等关键过程的能量变化,为确定热解工艺条件及热负荷、生产线关键设备设计及选型提供依据。     

层式下吸式气化炉中单颗粒生物质的热解模型

建立了层式下吸式气化炉中有焰热解区单个生物质颗粒的热解模型,耦合了传热方程和热解化学动力学方程,并利用三对角矩阵算法(TDMA)和四阶龙格库塔法进行了求解;分别针对普通无氧热解环境和层式下吸式气化炉中的有焰热解环境,运用文献中的试验结果对模型进行了验证,表明该模型能够较好地预测2种环境下颗粒内部不同位置的温度和热解速率;利用该模型对有焰热解区的生物质颗粒的热解过程进行了模拟分析。结果表明,层式下吸式气化炉有焰热解环境的传热参数为:对流换热系数(hs)为80.4 W/(m2·K)、炭的发射率(ε)为0.792。有焰热解过程中,颗粒内部的温度变化趋势与外部相反;颗粒的平均热解时间比普通无氧热解环境下缩短了16.52%;颗粒的升温速率为182.5 K/min,属于快速热解;随着有焰热解区火焰温度的升高,完全热解所需要的时间逐渐缩短,炭产量从16.92%逐渐降低到13.97%;随着颗粒直径的增加,热解时间逐渐增大,炭产量增加;有焰热解区的高度在6.59~44.1 mm范围内,相当于1.1~2.2个颗粒直径。     

转锥式生物质热解装置中热载体加热炉理论计算

结合燃油燃气锅炉和气力输送的设计理论与方法,自行设计制造一种新型的热载体加热装置,以解决生物燃油制备过程中热载体的加热问题,为该项技术的推广应用奠定基础。     

生物质三组分在聚乙二醇辅助热解液化过程中的协同作用

将三大组分的模型化合物微晶纤维素、木聚糖和木质素进行不同配比得到合成生物质,对不同配比的合成生物质样品进行热重(TG)分析,研究了其溶剂辅助热解液化行为,并得出三大组分在溶剂辅助热解液化过程中的协同作用。研究发现:温度低于350℃时,半纤维素对纤维素的降解有一定的促进作用;而高于350℃时,则有明显的抑制作用;半纤维素和纤维素均对木质素的降解起到抑制作用。采用极端顶点法选取典型配比的合成生物质,运用热裂解-色谱-质谱联用技术(Py-GC/MS)探究了合成生物质的溶剂辅助热解液化产物分布,得出了生物质各组分对溶剂辅助热解液化产物分布的影响。结果表明:合成生物质中的木质素含量较高会促进酸类物质的生成,纤维素和半纤维素的溶剂辅助热解液化产物对木质素溶剂辅助热解生成酚类化合物有一定的抑制作用;对于酯类化合物来说,合成生物质溶剂辅助热解液化都生成了较多的酯类物质,生物质三组分不同的配比促进了酯类化合物的生成。     

生物质压缩成型过程建模与参数优化探讨

指出了生物质压缩成型参数优化目标是使成型燃料获得较好的燃烧品质和气化性能,并易于储存运输。建立计算机仿真成型过程的模型并运用模型优化参数,可以提高成型料的性能和对生物质气化后燃气品质的改善和提高具有实际意义。在相关领域研究的基础上,研究了影响生物质致密成型过程和气化的相关因素,探讨了应用最小二乘支持向量机对致密成型建模及参数优化的可行性。     

基于能级分析的生物质快速热解工艺优化

流态化反应器广泛应用于生物质快速热解工艺中,但流程中的流化气加热和急冷需要消耗大量能量,研究在年处理量1 250 t的中试流程基础上,根据液相产物的沸点分布和高温气相产物露点分析,提出间壁式冷却与接触式冷凝两级冷凝方案,并通过对关键过程的能级分析,结合物料和热量衡算,提出优化的热量回收流程。新流程在不凝气燃烧供给反应热量的基础上,进一步利用一级冷凝放出的热量151.55 MJ/h,占总供热量20%,提高了生产流程热效率,优化后流程可实现热量自给,为生产提供理论依据。     

生物质热解挥发分析出及动力学特性研究

采用热重分析仪研究稻壳、松木屑和玉米秸秆在热解终温600℃下的热解过程,并运用TG-FTIR研究其热解过程中挥发分气体的析出规律。结果表明:随热解温度升高,其热解反应固体残余率逐渐减少,产量具有较为明显的差异:稻壳(41.8%)玉米秸秆(29.3%)松木屑(20.8%)。有机气体在FTIR图谱中主要集中在1 000~2 000cm~(-1),醛类和酸类是吸光度峰值最大的气相产物。生物质热解油的主要形成阶段主要集中在300~520℃,为增大生物质热解油产量,最佳制油温度应控制在450℃左右。分别运用DAEM和F-W-O法对10、20、30、50℃/min下松木屑的热解进行动力学计算,求解的平均活化能分别为144.92kJ/mol和146.01kJ/mol,当转化率达到0.70时,对应的热解温度为450℃左右。     

流化床式生物质快速热解生产线热质衡算北大核心

生物质快速热解技术被国际上公认为最具发展潜力的生物质能源转换技术之一。笔者在北京林业大学平泉实验基地中试生产线试验数据的基础上,进行了年处理1万t流化床式生物质快速热解生产线的热质衡算,研究热解生产线各个工序的物料变化及能量流动情况,获得生物质原料与生物油、热解炭等产品之间的转化关系,定量反映出热解工艺中反应、冷凝等关键过程的能量变化,为确定热解工艺条件及热负荷、生产线关键设备设计及选型提供依据。     

木质生物质快速热解生物油产率影响因素分析

木质生物质能是可再生能源的重要组成部分,快速热解技术是国内外木质生物质能源化的热点研究课题.本文在简要总结木质生物质快速热解技术的基础上,着重对快速热解过程中热解温度、升温速率、压力、气相滞留时间、木质生物质物料特性、催化剂、热解反应器等因素对生物油产率的影响进行了论述,阐明了提高生物油产率的快速热解工艺条件.     

森林火灾中的流动，传热，热解特性分析

该文提出了森林防火学中一些有关流动、传热、热解的，值得进一步研究的基础问题。着重讨论了烟气护散、流动中的混沌现象，高水蒸汽分压力烟气辐射特性，林木工业分析方法，以及水分对林木传热、孔隙率和热解的影响。     

生物质三组分真空热解特性及液化产物成分分析

以微晶纤维素、木聚糖和碱性木质素分别作为生物质3组分(纤维素、半纤维素和木质素)的模型物,利用傅立叶变换红外光谱技术(FT-IR)对生物质3组分结构进行了表征,并对3组分进行了真空热解特性分析,同时利用气质联用技术(GC-MS)对3组分真空热解液化后的生物油进行了成分分析,初步探讨了各组分的真空热解液化机理。研究结果表明,纤维素含有吡喃环、β-糖苷键等特征结构,真空热解时失重区间较窄(250~400℃),真空热解油产率较高(73.79%),产物主要有2,5-二甲基呋喃(9.32%)、2,6-二甲氧基苯酚(5.72%)和左旋葡聚糖(17.04%)等;木聚糖中存在β-糖苷键、阿拉伯糖侧链等结构,支链多,热稳定性差,真空热解油主要含有乙酸(10.11%)、羟基丙酮(18.42%)和糠醛(13.15%)等;木质素中含有较多的芳香族类物质结构,热解缓慢,失重区间较宽(185~550℃),热解终了时固体残留物较多,为29.67%,真空热解油中苯酚(16.24%)、愈创木酚(20.37%)等酚类物质较多。     

ZRS200型锥式生物质闪速热解装置液化冷凝技术的研究

在介绍我国生物质能利用现状的基础上,阐述了ZRS200型锥式生物质闪速热解装置的工艺流程,着重对该装置的液化冷凝技术进行了研究分析,并对其主要部分进行了理论计算和结构设计。     

阻燃杨木粉热解过程的红外谱图分析

利用红外光谱技术分析测定纯杨木粉与添加了阻燃剂(硼酸锌)的杨木粉之间的热解过程差异。对两种材料不同温度条件下的热解产物进行红外解析,结果表明:纯杨木粉在低于250℃的条件下热解缓慢,450℃条件下就已热解完全,而添加阻燃剂的杨木粉,其热解速率缓慢些,达到600℃条件才热解完全。在杨木粉中添加阻燃剂硼酸锌可以缓慢材料的热解,达到阻燃目的。     

生物质热裂解反应器对镍/木炭催化剂重复使用过程中积炭的影响研究

为了研究生物质热解气化过程中,反应器类型对镍基催化剂的积炭和使用寿命的影响,以杉木屑为原料,研究了Ni/木炭催化剂分别在二段式和三段式热裂解反应器内重复使用次数对杉木屑热裂解产物及其催化剂质量的影响规律。结果表明:在杉木屑热裂解过程中,Ni/木炭催化剂上会同时发生炭的沉积和炭的氧化消耗2个过程,其质量的变化受这2个过程共同的影响,且镍基活性中心上的积炭比载体木炭更难以被氧化消耗。沉积在Ni/木炭催化剂上的炭主要是以纳米碳纤维的形式存在,且纳米碳纤维覆盖在金属镍上。在二段式反应器中,催化剂的质量是先减少,然后增加,再减少;而在三段式中,则是不断减少。采用三段式生物质热裂解反应器不仅可以显著延长Ni/木炭催化剂的使用寿命,而且可以充分利用热解气化过程所产生的副产物固体炭,从而降低生物质热解气化的催化剂使用成本。