生物质焦油燃烧动力学及其燃料特性实验研究

论文摘要

本文研究工作是国家十五“863”高技术研究计划项目（编号:2003AA514012）“生物质燃气焦油净化器研制”的部分研究内容,主要开展生物质焦油净化蒸馏、组成分析、燃料性质、动力学以及内燃机负荷及排放特性等实验研究,为生物质焦油替代石油燃料进行了有益的探索。研究工作取得以下主要结论:（1）根据生物质焦油蒸馏实验,本文提出了各试样不同温度段的确定范围,即﹤105℃、105℃～145℃、145℃～205℃和205℃～220℃,并定义和分析了各试样的燃料性质。（2）生物质焦油的可燃性与柴油及水的溶解性有直接关系,即与柴油不能够互溶、与水互溶的试样具有不可燃特性,与柴油能够互溶、与水不溶的试样都具有直接可燃特性。（3）通过生物质焦油的可燃特性实验,发现试样二、四没有闪点,不具备可燃性;而试样一、三、五、六均存在闪点,具有一定的可燃性,且蒸馏温度越高,闪点也越高。试样一、三、五、六与柴油的化学成分比较接近,均具有碳氢含量高,氧含量低等特点,可以作为液体燃料使用。试样二和试样四中芳香族化合物含量很低,不具备液体燃料的使用价值,但是可作为化工原料。（4）不同气氛和升温速率下的燃烧动力学实验结果表明:生物质焦油、试样一、试样三、试样五、试样六、试样一、三、五混合液以及它们与0#柴油的混合液都具有挥发份含量高、挥发特性强、着火温度低、燃烧比较稳定、燃烧后灰分很少等特点,具备液体燃料的基本性质,可作为常规能源的替代燃料使用。（5）本文根据燃烧实验数据进行了动力学参数的回归分析,拟合结果表明生物质焦油燃烧过程可在不同温度区间用一级动力学模型来反映,并得出低温区间的活化能较低,高温区间的活化能较大。（6）本文利用不同比例混合油在内燃机上燃烧实验结果表明:混合油均具有良好的动力性、经济性和排放性。0号柴油与生物质焦油试样按9:1比例配置的混合油要比8:2时节油效果显著,不同比例的混合油均具有CO2减排显著、尾气排放烟度和CO降低明显等优点,有效减少了单一0号柴油燃烧时对环境污染的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 生物质液化技术的国内外研究现状
• 1.2.1 生物质液化技术原理
• 1.2.2 生物油研究现状
• 1.2.3 生物质焦油研究现状
• 1.3 本文研究的目的和内容
• 2 生物质焦油脱灰净化及其蒸馏加工
• 2.1 生物质焦油脱灰净化
• 2.2 生物质焦油蒸馏
• 2.2.1 蒸馏原理
• 2.2.2 蒸馏装置及方法
• 2.2.3 实验分析
• 2.3 本章小结
• 3 生物质焦油燃料性质分析
• 3.1 生物质焦油表观特性
• 3.2 生物质焦油溶解特性
• 3.3 生物质焦油可燃特性
• 3.4 生物质焦油工业分析和元素分析
• 3.4.1 生物质焦油工业分析
• 3.4.2 生物质焦油元素分析及发热量测定
• 3.5 生物质焦油作为内燃机燃料性质分析
• 3.6 本章小结
• 4 生物质焦油组成分析
• 4.1 组成分析法的确定
• 4.2 实验仪器和实验方法
• 4.3 实验与分析
• 4.4 本章小结
• 5 生物质焦油燃烧动力学特性实验研究
• 5.1 实验设备与实验方法
• 5.1.1 实验设备
• 5.1.2 实验方法
• 5.2 燃烧动力学分析原理
• 5.2.1 定性分析原理
• 5.2.2 燃烧动力学理论
• 5.2.3 燃烧动力学参数回归分析
• 5.3 实验与分析
• 5.3.1 原试样实验与分析
• 5.3.2 试样一实验与分析
• 5.3.3 试样二实验与分析
• 5.3.4 试样三实验与分析
• 5.3.5 试样四实验与分析
• 5.3.6 试样五实验与分析
• 5.3.7 试样六实验与分析
• 5.3.8 试样七实验与分析
• 5.3.9 试样一、三、五混合液实验与分析
• #柴油实验与分析'>5.3.10 0^#柴油实验与分析
• 5.3.11 试样一与柴油混合液实验与分析
• 5.3.12 试样三与柴油混合液实验与分析
• 5.3.13 试样五与柴油混合液实验与分析
• 5.3.14 试样六与柴油混合液实验与分析
• 5.3.15 试样一、三、五、柴油混合液的实验与分析
• 5.4 本章小结
• 6 生物质焦油的内燃机燃烧实验研究
• 6.1 实验设备与实验方法
• 6.1.1 实验设备
• 6.1.2 实验方法
• 6.2 实验与分析
• 6.2.1 负荷特性实验与分析
• 6.2.2 排放特性实验与分析
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢