噴動循環(huán)流化床快速熱解技術(shù)

目錄
第1章 緒論 1
1.1 木質(zhì)生物質(zhì)和落葉松資源 3
1.1.1 我國木質(zhì)生物質(zhì)資源 3
1.1.2 我國落葉松資源 4
1.2 林木生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化利用 5
1.2.1 基本概念 5
1.2.2 國外研究 5
1.2.3 國內(nèi)研究 6
1.2.4 發(fā)展趨勢 7
1.3 生物質(zhì)快速熱解研究及趨勢 8
1.3.1 快速熱解及其產(chǎn)物—生物油 8
1.3.2 生物質(zhì)熱解動力學(xué)模型 9
1.3.3 快速熱解影響因素 10
1.3.4 生物質(zhì)快速熱解設(shè)備 14
1.4 生物油制備酚醛樹脂研究 16
1.5 研究的目的和意義 17
1.6 主要研究內(nèi)容 18
第2章 落葉松木材熱解動力學(xué) 20
2.1 落葉松木材的工業(yè)組成、元素組成和化學(xué)組成 20
2.1.1 實(shí)驗(yàn) 20
2.1.2 結(jié)果與討論 21
2.2 熱解動力學(xué)理論 22
2.2.1 化學(xué)反應(yīng)動力學(xué) 22
2.2.2 熱解動力學(xué) 22
2.3 落葉松木材熱重分析 24
2.3.1 實(shí)驗(yàn) 24
2.3.2 結(jié)果與討論 25
2.4 落葉松木材熱解動力學(xué)方程建立 33
2.4.1 熱解動力學(xué)基本方程 33
2.4.2 建立熱解動力學(xué)模型的基本思想 34
2.4.3 熱解動力學(xué)機(jī)理函數(shù)的確定 35
2.4.4 熱解動力學(xué)參數(shù) 48
2.4.5 落葉松木材熱解動力學(xué)方程 49
2.5 落葉松木材熱解動力學(xué)模型的優(yōu)點(diǎn) 53
2.6 本章小結(jié) 53
第3章 噴動循環(huán)流化床快速熱解系統(tǒng) 55
3.1 噴動循環(huán)流化床快速熱解系統(tǒng)總體思路 55
3.1.1 噴動循環(huán)流化床反應(yīng)器 57
3.1.2 進(jìn)料系統(tǒng) 61
3.1.3 旋風(fēng)燒蝕反應(yīng)器（旋風(fēng)分離器） 61
3.1.4 冷凝裝置 64
3.1.5 加熱系統(tǒng) 65
3.1.6 風(fēng)機(jī) 65
3.1.7 控制及測試系統(tǒng) 65
3.2 噴動循環(huán)流化床快速熱解系統(tǒng)特點(diǎn) 67
3.3 本章小結(jié) 67
第4章 噴動循環(huán)流化床快速熱解系統(tǒng)性能 69
4.1 氣固兩相流理論 69
4.1.1 氣固流化狀態(tài) 69
4.1.2 鼓泡床常用的氣固兩相流動速度 70
4.1.3 臨界流化速度測試方法 71
4.2 輸料系統(tǒng)性能 72
4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與方法 72
4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 73
4.3 噴動循環(huán)流化床反應(yīng)器冷態(tài)流化特性 73
4.3.1 實(shí)驗(yàn) 73
4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 75
4.4 噴動循環(huán)流化床反應(yīng)器熱態(tài)特性 85
4.4.1 噴動循環(huán)流化床反應(yīng)器升溫速率 85
4.4.2 升溫過程對噴動循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)壓力影響 85
4.4.3 熱解過程中進(jìn)料量對溫度的影響 86
4.4.4 熱解過程中流化氣體流量對溫度的影響 86
4.5 本章小結(jié) 87
第5章 噴動循環(huán)流化床落葉松樹皮快速熱解特性 89
5.1 熱解工藝參數(shù)對熱解產(chǎn)物產(chǎn)率的影響 89
5.1.1 熱解產(chǎn)物產(chǎn)率計(jì)算方法 89
5.1.2 實(shí)驗(yàn)過程和方法 90
5.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 92
5.2 落葉松木材快速熱解動力學(xué)模型的建立 95
5.2.1 快速熱解動力學(xué)基本方程 96
5.2.2 落葉松樹皮快速熱解基本方程的求解 96
5.2.3 落葉松樹皮快速熱解模型的驗(yàn)證 98
5.3 落葉松木材快速熱解機(jī)理 99
5.4 本章小結(jié) 100
第6章 落葉松木材快速熱解工藝優(yōu)化 101
6.1 實(shí)驗(yàn)方法和過程 101
6.1.1 實(shí)驗(yàn)原料和實(shí)驗(yàn)過程 101
6.1.2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 102
6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 103
6.2.1 工藝參數(shù)對生物油產(chǎn)率、酚類物質(zhì)含量及膠合強(qiáng)度的影響 103
6.2.2 工藝參數(shù)對炭堆積密度的影響 107
6.2.3 工藝參數(shù)優(yōu)化 108
6.3 物料混合比、含水率對熱解產(chǎn)物產(chǎn)率的影響 110
6.3.1 物料混合比對熱解產(chǎn)物產(chǎn)率的影響 110
6.3.2 含水率對落葉松樹皮熱解產(chǎn)物產(chǎn)率的影響 111
6.4 經(jīng)濟(jì)效益分析 113
6.4.1 生物油生產(chǎn)成本分析 113
6.4.2 預(yù)期效益分析 115
6.5 本章小結(jié) 117
第7章 落葉松木材快速熱解產(chǎn)物 118
7.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器設(shè)備 118
7.1.1 實(shí)驗(yàn)材料 118
7.1.2 儀器設(shè)備 119
7.2 落葉松快速熱解生物油分析 121
7.2.1 生物油分析 121
7.2.2 16個(gè)工況下生物油酚類物質(zhì)相對含量的GC-MS分析 122
7.2.3 優(yōu)化工藝下不同原料快速熱解生物油成分對比分析 125
7.2.4 優(yōu)化工藝下不同含水率樹皮快速熱解生物油成分對比分析 132
7.3 優(yōu)化工藝下落葉松快速熱解氣體和不凝氣體TCT分析 136
7.4 落葉松木材快速熱解產(chǎn)物炭的物性分析 139
7.4.1 熱解炭場發(fā)射掃描電鏡分析 140
7.4.2 熱解炭X射線衍射分析 141
7.5 本章小結(jié) 142
第8章 結(jié)論與展望 143
8.1 結(jié)論 143
8.1.1 落葉松木材熱重分析及動力學(xué)研究 143
8.1.2 噴動循環(huán)流化床快速熱解系統(tǒng)的研制及性能研究 144
8.1.3 噴動循環(huán)流化床落葉松樹皮快速熱解特性研究 144
8.1.4 落葉松木材快速熱解工藝的研究 145
8.1.5 落葉松木材快速熱解產(chǎn)物分析 145
8.2 主要創(chuàng)新點(diǎn) 146
8.3 建議和展望 147
參考文獻(xiàn) 149
附錄 159
附錄1 落葉松樹皮不同升溫速率不同模型動力學(xué)參數(shù) 159
附錄2 Popescu法計(jì)算的各種動力學(xué)函數(shù)在520～700K內(nèi)不同溫度段的相關(guān)系數(shù) 161
附錄3 粒徑為0.45～0.9mm，靜床層高為50mm，沙子流化床層表面狀態(tài) 165
附錄4 粒徑為0.45～0.9mm，靜床層高為100mm，沙子流化床層表面狀態(tài) 165
附錄5 粒徑為0.45～0.9mm，靜床層高為150mm，沙子流化床層表面狀態(tài) 166
附錄6 粒徑為0.3～0.45mm，靜床層高為50mm，沙子流化床層表面狀態(tài) 166
附錄7 粒徑為0.3～0.45mm，靜床層高為100mm，沙子流化床層表面狀態(tài) 167
附錄8 粒徑為0.3～0.45mm，靜床層高為150mm，沙子流化床層表面狀態(tài) 168
附錄9 粒徑為0.2～0.3mm，靜床層高為50mm，沙子流化床層表面狀態(tài) 168
附錄10 粒徑為0.2～0.3mm，靜床層高為100mm，沙子流化床層表面狀態(tài) 169
附錄11 粒徑為0.2～0.3mm，靜床層高為150mm，沙子流化床層表面狀態(tài) 169
索引 171