上吸式生物质气化炉设计与实验研究

发布时间：2016-12-17 18:44

本文关键词：上吸式生物质气化炉设计与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

《安徽工程大学》 2012年

上吸式生物质气化炉设计与实验研究

方进

【摘要】：本文从我国是农业大国和农作物秸秆丰富的角度出发,研究生物质气化炉气化技术：自制了一个高120cm的上吸式生物质气化炉炉体；炉体直径32cm,隔热层厚度2cm；炉栅高度距离地面20cm,同时设置了直径5cm的出灰口,气化剂从炉子底下经过旋风式炉栅通入。同时,在前人的基础上对炉栅进行了改进,设计了螺旋式、防堵塞炉栅,设计了“三通式”焦油、水分冷凝收集装置。实验材料为玉米芯和玉米秸秆,主要的实验过程及分析结果如下： (1)研究空气进气量、物料堆积高度、物料粒径三个单因素对上吸式生物质气化炉的产气品质的影响。研究表明：以空气进气量为研究对象时,玉米芯和玉米秸秆在空气进气量为1.6m3/h时的产气品质最好；以物料堆积高度为研究对象时,玉米芯和玉米秸秆在物料堆积高度为70cm时的产气品质最好；以物料粒径大小为研究对象时,玉米芯和玉米秸秆在粒径大小为1.5cm时的产气品质最好。 (2)运用响应曲面法综合研究空气进气量、物料堆积高度、物料粒径三因素对上吸式生物质气化炉的产气品质的综合影响。研究表明：玉米芯和玉米秸秆在空气进气量为1.6m3/h、物料堆积高度为70cm、粒径大小为1.5cm时的气化产气品质均为最好。此时,玉米芯产气的可燃气中CO、H2的含量可达到33.43%和27.16%,CO2的含量为22.16%；玉米秸秆产气的可燃气中CO、H2、的含量可达到31.09%和26.55%,CO2的含量为23.35%；玉米芯和玉米秸秆的理化性质基本相同,实验过程中的各因素对玉米芯和玉米秸秆的影响的变化趋势基本相同。 (3)分别在5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、30℃/min升温速率条件下加热到1000℃,另外在200℃、250℃、300℃、350℃、400℃下恒温4小时,得出并分析热重分析图。研究结果表明：玉米芯和玉米秸秆的失重曲线趋势都基本相同。对于不同的升温速率,物料的热解过程一般都分为3个过程。物料随着热解温度的上升,物料内的自由水开始慢慢失去,在100℃左右物料内的自由水蒸发趋势开始放缓,当温度达到250℃时,物料内的自由水基本蒸发完全。随着物料温度的进一步上升,物料内的挥发份开始析出。在250—330℃范围内,物料的挥发份析出速率非常快,随着温度的进一步上升,物料的挥发份析出速率开始放缓,放缓区间在330-530℃。当温度达到530℃后,挥发份基本完全析出,剩下的部分是碳。玉米芯的升温速率为10℃/min时,物料的失重率最大,可达到97.94%；玉米秸秆的升温速率为15℃/min时,物料的失重率最大,可达到98.74%。在以后的实际生产中,在有条件控制升温速率的情况下,对于不同的物料我们可以控制不同的升温速率,以使得物料的失重率最大,挥发分析出最多,产气的气体品质最好。 (4)通过推导,可得出玉米芯和玉米秸秆的气化反应动力学模型为ln[F(a)/T2]=lnAR/βE-E/RT,它满足直线方程Y-kX+b,通过多点作图,由k=-E/R和b=lnAR/βE得出热解反应的活化能E和频率因子A。通过作图和计算可得：在升温速率为5℃/min时,在玉米芯气化过程中,250—330℃温度阶段时,气化反应属于2级反应,其直线拟合方程为y=-2332.3x-7.9534,R2=0.9978；330—530℃温度阶段时,气化反应属于1级反应,其拟合方程为y=-1960.5x-9.7076,R2=0.9134。在升温速率为10℃/min时,在玉米秸秆气化过程中,250—330℃时,气化反应属于1级反应,其直线拟合方程为y=-3799.7x-6.4494,R2=0.9978；330—530℃时,气化反应也是属于1级反应,其直线拟合方程为y=-2572.1x-8.8102,R2=0.692。

【关键词】：
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK175
【目录】：

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1 陈宝龙;间接加热生物质炭化炉炭化工艺参数研究[D];华中农业大学;2013年

【参考文献】

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1 曹稳根;高贵珍;方雪梅;钱玉梅;张兴桃;段红;;新型户用下吸式秸秆气化炉的研究与应用[J];安徽农业科学;2008年30期

2 宋秋,任永志,孙波;生物质气化炉设计要点[J];节能与环保;2002年02期

3 骆伟峰;王红林;陈砺;方原欢;周海伦;;下吸式固定床气化木薯茎秆试验研究[J];广东化工;2008年06期

4 顾念祖,嵇文娟;秸秆气化炉的研究与探讨[J];工业锅炉;2004年03期

5 张雪松,朱建良;秸杆的利用与深加工[J];化工时刊;2004年05期

6 刘作龙;孙培勤;孙绍晖;陈俊武;;生物质气化技术和气化炉研究进展[J];河南化工;2011年01期

7 李亚娜,林永成,佘志刚;响应面分析法优化羊栖菜多糖的提取工艺[J];华南理工大学学报(自然科学版);2004年11期

8 胡万里,李长友;小型民用秸秆气化炉的改进设计[J];节能;2005年08期

9 邓先伦;高一苇;许玉;戴伟娣;;生物质气化与设备的研究进展[J];生物质化学工程;2007年06期

10 夏光喜,庄新姝,杨柏成,刘国喜;国外先进的生物质气化发电技术[J];农村能源;1999年04期

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1 李发权;固定床秸秆气化系统的设计与性能试验研究[D];石河子大学;2006年

2 李鹏;户用型上吸式生物质气化炉的结构设计与试验研究[D];石河子大学;2008年

3 段玉燕;户用型生物质气化炉的开发与试验研究[D];浙江大学;2008年

4 曾艳;生物质及其气化焦油的热解及动力学特性与机理[D];重庆大学;2008年

【共引文献】

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1 王喜功;杨旭亮;李仁政;赵湘江;杨晓东;周建;杜传印;;生物质气化导热油传导供热烘烤烟叶研究[J];山东农业科学;2011年04期

2 王小东;王玉;周文才;;江西省农林秸秆炭开发应用的途径与前景[J];安徽林业科技;2009年02期

3 王贤波;黄海涛;赵芸;陆清儿;;利用响应面法优化茶叶中EGCG的浸提条件[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年07期

4 汪建飞;于群英;陈世勇;段立珍;;农业固体有机废弃物的环境危害及堆肥化技术展望[J];安徽农业科学;2006年18期

5 曹稳根;高贵珍;方雪梅;钱玉梅;张兴桃;段红;;新型户用下吸式秸秆气化炉的研究与应用[J];安徽农业科学;2008年30期

6 张文佺;付小花;乐毅全;李朝君;王磊;;土壤改良剂:固体废弃物处置与资源化的有效途径[J];安徽农业科学;2008年32期

7 卢秉福;韩卫平;;基于密切值法的我国农村可持续发展水平的测度[J];安徽农业科学;2009年06期

8 章银良;;基于响应面分析法优化腌鱼工艺研究[J];安徽农业科学;2009年07期

9 刘莉;吴文豪;;西部地区发展现代农业的融资困境及其制度安排[J];安徽农业科学;2009年23期

10 刘圣勇;王艳锦;杨群发;王智展;郭前辉;杨国峰;王晓东;;生物质致密成型燃料燃烧机理研究进展[J];安徽农业科学;2009年24期

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1 陈伟强;冼萍;黄世钊;周航;;广西农林废弃物热解汽化技术现状及展望[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集（第四卷）[C];2011年

2 郑昀;邵岩;李斌;;生物质气化机理及应用[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年

3 张宏宇;葛巍巍;唐朝纲;李世友;;昆明地区16种阔叶树种叶的热重分析[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年

4 王玉明;刘湘云;;我国科技社团发展中的问题与对策[A];第七届中国科技政策与管理学术年会论文集[C];2011年

5 谢庆奎;王懂棋;;中国府际财政关系研究:宪政分权的视角[A];第二届中国公共预算研究全国学术研讨会论文集[C];2008年

6 朱春奎;曹玺;;财政科技投入与经济增长——基于VAR模型对中国(1985—2005)的经验分析[A];第二届中国公共预算研究全国学术研讨会论文集[C];2008年

7 田原宇;梁鹏;盖希坤;乔英云;;自混合下行循环流化床生物质快速热解制燃料油[A];2009全国可再生能源—生物质能利用技术研讨会论文集[C];2009年

8 姜克隽;胡秀莲;庄幸;刘强;朱松丽;;中国的能源与温室气体排放情景和减排成本分析[A];北京论坛（2008）文明的和谐与共同繁荣——文明的普遍价值和发展趋向：“生态文明：环境、能源与社会进步”环境分论坛论文或摘要集[C];2008年

9 李文利;刘强;;中国高等教育财政六十年概览:历史演变、现状和未来[A];北京论坛（2010）文明的和谐与共同繁荣——为了我们共同的家园：责任与行动：“变革时代的教育改革与教育研究：责任与未来”教育分论坛论文或摘要集[C];2010年

10 纪韶;;京津冀都市圈内农民工流动趋势分析[A];京津冀区域协调发展学术研讨会论文集[C];2009年

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1 陈春常;转型中的中国国家治理研究[D];华东师范大学;2011年

2 周龙;资源环境经济综合核算与绿色GDP的建立[D];中国地质大学（北京）;2010年

3 张金环;产业层面循环林业模式研究[D];北京林业大学;2011年

4 白千文;广义制度关联性视角下的转轨路径研究[D];南开大学;2010年

5 丰艳萍;既有公共建筑节能激励政策研究[D];北京交通大学;2011年

6 李玲玲;有机废弃物CO_2施肥发酵过程中基质理化性状变化及残渣培肥土壤的作用[D];浙江大学;2010年

7 卫樱蕾;机械化学法降解POP_s实验及机理研究[D];浙江大学;2010年

8 邵科;二恶英从头合成机理以及硫基抑制机理研究[D];浙江大学;2010年

9 陈微波;利益分析视角下的转型期国有企业劳动关系若干问题研究[D];山东大学;2010年

10 马永俊;现代乡村生态系统演化与新农村建设研究[D];中南林业科技大学;2007年

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1 王利宾;相转移法合成蔗糖多酯及其性质研究[D];华中农业大学;2010年

2 唐京禧;农业废弃物热解特性的研究[D];华中农业大学;2010年

3 惠兵;阻尼脉动干扰床分选机的研究[D];河南理工大学;2010年

4 胡兴涛;生物质快速热解制生物质油的实验研究[D];山东科技大学;2010年

5 齐自琨;发展文化生产力的问题研究[D];广西师范学院;2010年

6 高琦;黑龙江省装备制造企业自主创新能力研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

7 郑艳艳;社会进步标准的当代阐释[D];大连理工大学;2010年

8 程德;旺荣波特科技有限公司创业成长决策案例研究[D];大连理工大学;2010年

9 韩平;农村社会保障体制完善与政府管理[D];辽宁师范大学;2010年

10 朱晓慧;市场经济与人的发展[D];辽宁师范大学;2010年

【同被引文献】

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1 董宇;申哲民;王茜;刘婷婷;马晶;;生物质活性炭制备的比较研究[J];安徽农业科学;2011年06期

2 胡兴涛;王文超;田原宇;梁鹏;盖希坤;;农林废弃物的能源转化技术及研究进展[J];腐植酸;2008年01期

3 陈温福;张伟明;孟军;徐正进;;生物炭应用技术研究[J];中国工程科学;2011年02期

4 魏飞;刘建辉;;敞口快速炭化窑及配套设备的研究[J];硅谷;2009年15期

5 黄彪;陈学榕;江茂生;高尚愚;;不同炭化条件下炭化物的结构与性能表征[J];光谱学与光谱分析;2006年03期

6 郭聪颖;袁巧霞;赵红;;生物质燃烧技术的研究进展[J];湖北农业科学;2011年21期

7 崔昌龙;王伟;张楠;;轻度炭化法制生物质成型燃料技术概述[J];黑龙江农业科学;2010年07期

8 司耀辉;陈汉平;王贤华;杨海平;;农业秸秆燃烧特性及动力学分析[J];华中科技大学学报(自然科学版);2012年01期

9 杨帅;杨树斌;甘云华;黄开泉;杨泽亮;;生物质成型燃料热解特性及动力学研究[J];节能技术;2010年03期

10 杜建红;孙丽娅;张永康;上野正实;川满芳信;;三段式炭化装置及炭化工艺参数研究[J];机械设计与制造;2010年12期

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1 李建芬;生物质催化热解和气化的应用基础研究[D];华中科技大学;2007年

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1 马君;杨木及其刨花板炭化热解产物比较研究[D];北京林业大学;2011年

2 杨娟;生物质资源制备高品质活性炭的研究[D];中南大学;2011年

3 叶黎佳;生物质炭化复合材料的制备与物性研究[D];浙江林学院;2007年

4 邓波;生物质固化成型特性及有限元研究[D];山东大学;2008年

5 段玉燕;户用型生物质气化炉的开发与试验研究[D];浙江大学;2008年

6 胡孔元;内燃加热式生物质气化炉研制[D];合肥工业大学;2009年

7 傅庚福;成型生物质炭化及成型炭特性研究[D];南京林业大学;2009年

8 汪亮;NYL45A生物质燃烧炉的研发[D];北京工业大学;2012年

9 石靖宇;生物质气化炉内流动与燃烧过程研究[D];东北大学;2011年

10 秦岭;生物质热解动力学及反应机理的研究[D];清华大学;2012年

【二级参考文献】

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1 曹稳根;段红;;我国生物质能资源及其利用技术现状[J];安徽农业科学;2008年14期

2 胡其来;;储气柜螺旋号轨制作工艺及要点[J];安庆科技;2003年01期

3 杜铭华,俞珠峰;发展洁净煤技术缓减石油供需矛盾[J];节能与环保;2001年01期

4 宋秋,任永志,孙波;生物质气化炉设计要点[J];节能与环保;2002年02期

5 宋鸿伟,郭民臣,王欣;生物质燃烧过程中的积灰结渣特性[J];节能与环保;2003年09期

6 刘建禹,翟国勋,陈荣耀;生物质燃料直接燃烧过程特性的分析[J];东北农业大学学报;2001年03期

7 满相忠;王珊珊;;国外开发生物质能优惠政策及其经验启示[J];地方财政研究;2007年08期

8 吴正舜,吴创之,郑舜鹏,马隆隆;MW级谷壳气化发电的操作特性研究[J];电站系统工程;2004年01期

9 田沈,钱城,吴创之,袁振宏,贾向红,侯宁,陈新芳,王菊,杨秀山;生物质气化洗焦废水的预处理和微生物降解[J];环境科学与技术;2003年04期

10 万泉;能源植物的开发和利用[J];福建林业科技;2005年02期

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1 蒋剑春;生物质热化学转化行为特性和工程化研究[D];中国林业科学研究院;2003年

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1 张平;;发展户用生物质气化炉[J];能源研究与利用;2006年06期

2 谭季秋;宋晓波;朱培立;胡为民;龚磊;;生物质气化炉智能控制器设计[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2010年02期

3 谭玉玲;;基于神经网络PID-P的生物质气化炉串级控制[J];农机化研究;2011年12期

4 朱华炳;胡孔元;陈天虎;石莹;张先龙;;内燃加热式生物质气化炉设计[J];农业机械学报;2009年02期

5 孙宏宇;董玉平;;固定床气化炉中心管配风压力场数值模拟[J];农业机械学报;2011年01期

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1 胡孔元;内燃加热式生物质气化炉研制[D];合肥工业大学;2009年