生物质热解液化装置及工艺研究

论文摘要

能源消耗的迅速增长,化石燃料储量有限且不可再生,特别是化石燃料利用所带来的环境污染,使得人们越来越童视可再生洁净能源的开发利用。生物质能是地球上唯一能够固定碳的环境友好的可再生能源,生物质热解液化技术可以生产易运输、易存储的液体产物生物油,有望替代部分液体燃料或作为化工原料,因而越来越得到各国各研究机构的重视。本文主要针对流化床生物质快速热解液化装置及能耗进行研究,在此基础上,对热解液化装置结构及工艺进行了优化。主要研究成果如下:1.针对螺旋加料系统出现的料仓内悬料、架桥,加料不均匀,甚至停料的现象,在贮料筒中设置弹簧杆构件,利用一级螺杆的旋转推动弹簧杆工作,弹簧杆在贮料筒内的往复震动对生物质物料起到扰动和搅拌作用,从而破坏物料在贮料筒内的悬浮架桥,保证生物质原料连续地进入一级螺旋的罐体,保障进料的连续和稳定,在基本不增加额外能耗的前提下,使螺杆的输送能力大为提高。2.在原有装置的基础上增设了尾气循环系统,将原来直接排空的生物气和氮气的混合气体过滤后打入储气罐内,作为载气循环使用,降低了成本,减少了污染。3.在二级加料螺旋出口段增加了冷却水槽,降低该处加料螺杆的温度,防止生物质物料在此处结焦。4.流化床生物质热解液化系统能耗高,且需要惰性气体做载气。在对该系统主要耗能部分的能耗及副产物生物炭和生物气能量利用途径分析的基础上,对循环流化床生物质热解液化工艺进行以下优化:分流出一部分热解气不经过冷却做载气使用;将生物气燃烧来加热生物质原料。该优化方案节省了惰性气体的消耗及载气升温和冷却的能耗,解决了原料的加热升温能耗,减少了尾气排空对大气的污染。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 当前能源利用现状
• 1.1.2 生物质能能源
• 1.1.3 生物质能利用意义
• 1.1.4 生物质能利用方法途径
• 1.2 生物质热解液化技术研究进展
• 1.2.1 生物质热解液化的概念
• 1.2.2 国外生物质热解液化技术研究现状
• 1.2.3 国内生物质热解液化技术研究现状
• 1.2.4 生物质热解液化实验技术与装置
• 1.3 本文研究的主要目的与内容
• 第二章 流化床生物质热解液化实验装置
• 2.1 生物质热解液化装置
• 2.1.1 加料系统
• 2.1.2 流化床反应器
• 2.1.3 旋风分离系统
• 2.1.4 冷凝系统
• 2.1.5 温控系统
• 2.2 生物质热解液化流程
• 2.3 本章小结
• 第三章 生物质热解液化实验装置优化研究
• 3.1 螺旋加料系统研究
• 3.1.1 加料系统改进
• 3.1.2 加料系统冷态实验
• 3.1.3 改进前、后及理论加料速度
• 3.1.4 改进前后加料均匀性对比
• 3.1.5 改进前后加料输送能力对比
• 3.2 尾气循环系统研究
• 3.3 出料段冷却
• 3.4 本章小结
• 第四章 生物质热解液化实验研究
• 4.1 生物质原料分析
• 4.1.1 生物质原料粒径分析
• 4.1.2 生物质原料的堆积密度
• 4.1.3 生物质原料的含水量分析
• 4.2 生物质热解液化实验产物分析
• 4.2.1 生物油性质研究
• 4.2.2 生物炭性质分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 基于系统能量分析的流化床生物质热解液化工艺优化
• 5.1 化工模拟软件简介
• 5.2 流化床生物质热解液化系统能耗模拟分析
• 5.2.1 热解液化模拟系统的建立
• 5.2.2 热解液化流股的确定
• 5.2.3 模拟结果
• 5.2.4 模拟结果分析
• 5.3 热解液化副产物生物气和生物炭的能量利用分析
• 5.4 流化床生物质热解液化工艺优化
• 5.4.1 热解气循环做载气
• 5.4.2 生物气燃烧加热原料
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 小结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录: 攻读硕士期间发表的论文及其他成果