生物质酸性水解残渣热解燃烧机理及属性调理研究
常规能源枯竭和环境污染双重压力促进了生物质能的广泛利用。利用生物质水解工艺制取乙醇、糠醛和乙酰丙酸等液体燃料，是生物质能源利用的主要途径之一。水解过程一般在200℃左右的环境下进行，需要消耗一定的热量。生物质水解过程分解掉大部分纤维素和半纤维素后，产生大量以木质素为主的水解残渣。这些残渣具有热值高，水分含量、酸值也高的特点。为了提高生物质的利用率，实现整体节能高效的目的，本文提出利用水解残渣热值高的特点，将其作为燃料为水解过程提供一定的热量，在自供热的条件下维持水解过程的连续进行。这不但解决了水解用热问题，而且提高了生物质的利用率，减少了水解残渣排放对环境的污染。 水解过程一般是在酸性环境下进行，水解残渣的PH值亦呈酸性，这对水解残渣的燃烧设备具有很强的腐蚀性，并且排放物中酸性物质含量偏高，无法达到排放标准。基于此，本文以典型的生物质酸性水解残渣—糠醛渣为研究样本，采用理论分析和实验研究的方法，对生物质水解残渣的热解燃烧特性展开深入研究，为生物质水解残渣的有效利用提供一定的理论基础。 本文主要对如下几方面内容进行了实验研究： 首先，通过改变物料粒度、含水率、升温速率等影响因素，采用热重-差热联用仪分别对糠醛渣进行热解、燃烧实验，分析不同因素对热解、燃烧过程的影响，确定糠醛渣热解、燃烧的热物化属性。然后，通过添加 CaO对糠醛渣的酸值进行调节，对调解后的糠醛渣再次进行热解、燃烧实验，通过对比分析，确定CaO的添加量对原物料热解、燃烧过程的影响。最后，通过分析含水率、成型压力对糠醛渣成型的影响，研究糠醛渣的成型机理及影响因素；并对糠醛渣颗粒进行热解、燃烧实验，分析成型压力对热解、燃烧过程的影响。 研究结果表明：增大原料粒度，热解初温降低，但热解终温升高，造成失重峰区间变宽，且最大失重速率增大；原料粒度在0~0.3mm范围内，粒度对着火温度、燃尽温度、最大燃烧速率影响较小，当粒度大于0.3mm时，燃烧过程中出现温度跳跃现象，燃烧速度加快。增大含水率和提高升温速率，热解过程各典型工作点滞后，热解初温、终温增大，燃烧着火温度、燃尽温度增大，最大燃烧速率减小。添加CaO对热解初温、热解终温、燃烧着火点、燃尽温度等影响较小，添加量增大，热解、燃烧最大反应速率明显降低。含水率6％~10%的糠醛渣，在1MPa成型压力下便可满足成型颗粒燃料技术指标要求。成型压力增大，热解过程典型工作点滞后，热解初温、终温增大，最大热解速率降低。成型燃料比未成型物料燃烧速度更大，出现温度跳跃现象，着火温度、燃尽温度增大。
生物质;水解残渣;热解燃烧机理;属性调理
中国海洋大学
硕士
动力工程
李艳
2013
中文
TK6;TK16
81
2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）