生物質(zhì)是分布廣泛、資源豐富的可再生能源,同時又是環(huán)保的低碳能源。我國的生物質(zhì)原料十分豐富,主要有各種田間作物秸稈、森林廢棄物、有機的生活垃圾和工業(yè)廢棄物等。采用現(xiàn)代生物炭制備技術(shù)將這些生物質(zhì)原料經(jīng)過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化,不僅可以獲得用途廣泛的生物炭,還可以得到許多有用的副產(chǎn)品,生物炭的制備也是將生物質(zhì)能源化利用的一種有效途徑。當(dāng)前,實驗室生產(chǎn)生物炭普遍應(yīng)用傳統(tǒng)的馬費爐經(jīng)過高溫?zé)峤獾姆绞?傳統(tǒng)的馬弗爐雖然可以為制備過程提供必要的條件,但是由于生物炭制備過程的復(fù)雜性,對生物炭制備的研究是一個復(fù)雜的過程,制備過程受許多因素的制約。馬弗爐對于生物炭制備的研究具有很大的限制,不能實現(xiàn)制備過程的精控與實時監(jiān)測。本文在生物炭制備機理的研究基礎(chǔ)上,以東北地區(qū)常見的兩種生物質(zhì)資源玉米秸稈和稻殼為例,設(shè)計高效能,多功能生物炭制備裝置并進(jìn)行實驗,分析生物質(zhì)炭化實驗過程和結(jié)果,為增強生物炭生產(chǎn)的綜合效益,促進(jìn)生物質(zhì)能源的有效開發(fā)利用提供指導(dǎo)。其主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：(1)設(shè)計并搭建生物炭精控制備實驗系統(tǒng),在此系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行不同生產(chǎn)工藝條件下的生物炭制備,探討生產(chǎn)工藝條件對生物炭制備結(jié)果的影響,尋找最優(yōu)制備工藝,以最大化的產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的生物炭。(2)研究了玉米秸稈和稻殼在不同炭化條件下制備生物炭時三態(tài)產(chǎn)物的分布規(guī)律,結(jié)果表明：兩者的炭化產(chǎn)物分布規(guī)律大體一致,即：隨著炭化溫度的不斷上升,固體炭的產(chǎn)量先減少之后趨于平穩(wěn)；液體產(chǎn)量先升高后減少；氣體的產(chǎn)率不斷的增高。(3)研究了不同溫度下玉米秸稈和稻殼制備生物炭的氣體產(chǎn)物成分及熱值,結(jié)果表明：炭化溫度對混合氣體中氫氣含量影響十分明顯,且隨著炭化溫度的提高,氫氣比例增大；二氧化碳和一氧化碳在炭化混合氣中的含量隨著炭化溫度的升高一直呈下降趨勢；不飽和的輕烴類和甲烷在炭化氣體產(chǎn)物中的含量一直很小,且受溫度的影響不大。燃?xì)獾臒嶂递^高,大致為1.3-1.7MJ／m3,隨炭化溫度升高先升高而后趨于平緩,并且在450一500℃時達(dá)到最大值。(4)對生物炭制備過程的能量進(jìn)行估算,估算結(jié)果表明：制備過程產(chǎn)生的可回收能量遠(yuǎn)大于制備所需要的能量,因此,熱解過程無需提供外加能源,并且可進(jìn)行余能的有效回收利用。
【學(xué)位單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S216
【部分圖文】：

混合氣和液態(tài)巧化油。二次炭化反應(yīng)主要是揮發(fā)分在顆粒內(nèi)部和氣相進(jìn)行的進(jìn)一巧反逡逑應(yīng)，反應(yīng)隨著溫度的升高和氣相停留時間的延長而越來越劇烈。二次炭化最終可形成二逡逑次生物油和燃?xì)�。整個炭化反應(yīng)的過程見圖３－２。逡逑氣巧逡逑．．．邐顆粒巧巧層逡逑Ｉ；邐二巧焦油逡逑熱源．邐ｎ邐；邐／逡逑ｎ邋：生物炭：二巧氣巧逡逑邐’：逡逑＾一巧氣巧邐二lz焦油逡逑—lz炭化邐二巧炭化／逡逑生物質(zhì)——…？邋一次焦油邐邐邐＜＂逡逑＼料佭邐、燃逡逑圖３－３生物質(zhì)炭化過程逡逑Ｆｉｇ．３－３邋Ｂｉｏｍａｓｓ邋ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑２１逡逑

３．邋３．１炭化巧體逡逑炭化爐體的構(gòu)造是一個四層復(fù)合結(jié)構(gòu)，長：５０ｃｍ，寬：３０ｃｍ，局：４０ｃｍ。主要由炭逡逑化室、儲炭室、熱源、保溫層、外殼等組成。圖３－４為炭化爐體的結(jié)構(gòu)圖，圖３－５為其逡逑實物圖。其中炭化室的制備原料采用３１０Ｓ不繡鋼，外形設(shè)計為一個圓柱體，其高度為逡逑３０R%１，半徑日Ｃ化并且一端密閉另一端開口。開日端配置有密封蓋，密封蓋上設(shè)有出氣通逡逑道與傳感器插入口。炭化室的作用是存放炭化原料并在其內(nèi)部完成生物炭的制備。逡逑本裝置共配置炭化室兩個，當(dāng)一組炭化完成后，將炭化室取出爐體進(jìn)行冷卻降溫，逡逑這樣可Ｗ用另一個炭化室繼續(xù)炭化，因而可提高實驗的效率。逡逑１＼邋苗邐Ｉ邋、４逡逑１３逡逑１．傳感器接線柱２．導(dǎo)線接線柱３．左接線盒４．右接線盒５．銀絡(luò)合金化阻絲６．}度傳感器７．外殼８．能源架９．阿逡逑定棒１０．邋Ｌｌｉ氣通道１１．節(jié)能層１２．巧定螺絲１３．支架１４．１刊定開關(guān)１５．炭化室空１６．密封蓋逡逑圖３－４炭化巧體結(jié)構(gòu)圖逡逑２３逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 施建軍;鮑巍濤;;生物質(zhì)連續(xù)裂解能源轉(zhuǎn)化工藝與裝置實驗研究[J];安徽化工;2008年05期

2 薛大明,全燮,趙雅芝,司秀華,楊鳳林;廢棄聚乙烯塑料熱解過程能量收支理論分析[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;1997年04期

3 張軍,范志林,林曉芬,徐益謙;生物質(zhì)快速熱解過程中產(chǎn)物的在線測定[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年01期

4 陳溫福;張偉明;孟軍;徐正進(jìn);;生物炭應(yīng)用技術(shù)研究[J];中國工程科學(xué);2011年02期

5 查湘義;;生物質(zhì)水熱炭化技術(shù)的現(xiàn)狀及進(jìn)展[J];北京農(nóng)業(yè);2013年30期

6 胡錦暉,胡大斌;PID參數(shù)模糊自整定控制器的設(shè)計與仿真研究[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報;2005年01期

7 馬承榮,肖波,楊家寬,李建芬,郭勇,周新平;生物質(zhì)熱解影響因素研究[J];環(huán)境技術(shù);2005年05期

8 劉漢橋,蔡九菊,包向軍,王博;廢棄生物質(zhì)熱解的兩種反應(yīng)模型對比研究[J];材料與冶金學(xué)報;2003年02期

9 孫澤文;;基于LabVIEW軟件的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)設(shè)計[J];電工電氣;2010年01期

10 熊素敏,左秀鳳,朱永義;稻殼中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的測定[J];糧食與飼料工業(yè);2005年08期

相關(guān)會議論文 前1條

1 陳賢情;商晉;宋慧芳;郭康權(quán);;秸稈中纖維素/半纖維素和木質(zhì)素的幾種測定方法對比[A];中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 趙希強;農(nóng)作物秸稈微波熱解實驗及機理研究[D];山東大學(xué);2010年

2 張偉明;生物炭的理化性質(zhì)及其在作物生產(chǎn)上的應(yīng)用[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 陳森;生物質(zhì)熱解特性及熱解動力學(xué)研究[D];南京理工大學(xué);2005年

2 林木森;生物質(zhì)熱解機制和反應(yīng)動力學(xué)研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2007年

3 王明峰;板栗殼和鋸末干餾熱解特性研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

4 劉輝;生物質(zhì)熱解實驗及動力學(xué)研究[D];長沙理工大學(xué);2008年

5 王鳳e

本文編號：2817842