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《中国农业大学》 2017年
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秸秆生物质旋转床热解反应器工艺分析与试验研究

余永  
【摘要】:为探讨秸秆在生物质旋转床反应器中的理论基础与热解效果,进行了秸秆热解的工艺分析与试验研究。首先构建了生物质的一般热转化模型,并进行了分析求解;通过生物质在热解反应器稳定热解过程的(?)分析,建立了化学反应(?)平衡热力学模型。基于模型分析,设计实现了生物质旋转床热解反应器,该反应器包括旋转床、喂料部件、旋风分离器、冷凝器、机架等;反应器具有物料的较高适应性并且能够减少二次反应的发生,并且能够让生物质与热载体充分混合与流化;新型热解工艺并且可以不需要载气的添加,无需加压反应;简单易操作,可控性强;结构简单并且成本低。旋转床为反应器的关键部件,生物质热解和与石英砂的混合流化均在内部完成。基于离散元方法,通过EDEM的软件仿真,分析了旋转筒转速、喂料速度、抄板情况对生物质与石英砂的接触颗粒数率和总颗粒速度的影响;得出基于最大的接触颗粒数率的最佳参数为旋转筒转速为27.6 r/min,喂料速度为2.48kg/h,无抄板;基于最大的总颗粒速度的最佳参数为62.1r/min,喂料速度为1.55 kg/h,抄板数量为6,高度为0.6 cm;并对旋转床内的热解气流动情况,采用Fluent软件进行了流场分析,可以得到热解气在旋转床内的影响范围较少,对生物质和石英砂的混合与流化过程影响程度有限,证明了旋转床反应器能够减少二次反应。同时基于Fluent软件对旋风分离器和冷凝器进行了压力与速度分析,结果显示:旋风分离器和冷凝器均满足设计要求。对生物质旋转床热解反应器机架进行了热—结构耦合有限元仿真分析,使用Ansys Workbench软件进行机架的稳态热分析、静力学分析和模态分析,加热器对实际工作环境影响不大、结构较为稳定。基于旋转床反应器进行了玉米秸秆热解的多种参数试验,包括机器参数、气相氛围和秸秆预处理方式。机器参数包括反应温度、喂料速度和旋转筒转速,对生物炭进行了热值与元素分析,对生物油进行了热值、含水率和元素分析;对合成气用气相色谱法分析了有机物组成与含量。371.1 ℃时,生物油含水率最低、生物油热值最高、生物油含碳量最高,为最合适热解温度。在转速为62.1 r/min时反应较为充分,生物油中的有机物含量至少为13.49%,生物质与石英砂的混合与流化综合效果最好。气相氛围对生物质热解效果影响显著,在不通任何载气、以尾气作为载气和N2作为载气三种气相氛围下进行旋转床反应器试验;通尾气时,生物质反应最充分,能够增加H元素的反应活性,生物油的O元素含量较高、化学分子量较小。通氮气能够减少热解二次反应的发生。基于反应器进行了不同预处理物料的热解试验,即干燥预处理、粉碎预处理和烘焙预处理;大粒径物料,颗粒表层发生的热解反应较为充分,但是热解反应没有进入颗粒内部。高含水率的生物质热解生物油的含水率明显升高,高达85.15%,生物质的水分会阻碍生物质的热解进程。烘焙生物质的反应性降低,会大范围降低生物油的有机物含量。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S216

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王云霞;梁志杰;张东兴;崔涛;史嵩;李克鸿;杨丽;;基于离散元的玉米种子颗粒模型种间接触参数标定[J];农业工程学报;2016年22期
2 高新源;徐庆;李占勇;田玮;张建国;;生物质快速热解装置研究进展[J];化工进展;2016年10期
3 张开飞;李赫;何玉静;王万章;余泳昌;;大豆秸秆力学特性的试验研究[J];大豆科学;2016年02期
4 郭喜峰;尹健民;晏鄂川;张利洁;;不同卸荷速率下变质石英砂岩力学性质试验分析[J];上海交通大学学报;2016年01期
5 楚文娟;李文伟;程向红;李颢;;烟草木质素的热解特性及与纤维素、木聚糖热解协同作用规律研究[J];长江大学学报(自科版);2015年25期
6 江洋;张会岩;邵珊珊;肖睿;;烘焙预处理对生物质热解的影响[J];燃烧科学与技术;2015年03期
7 史嵩;张东兴;杨丽;崔涛;李克鸿;殷小伟;;基于EDEM软件的气压组合孔式排种器充种性能模拟与验证[J];农业工程学报;2015年03期
8 罗凯;罗鑫;黄闯;张学雷;王晓欣;;基于Fluent的多翼式离心风机性能分析[J];流体机械;2014年07期
9 胡小然;邹积荣;李海滨;;关于秸秆利用的现状分析与发展对策[J];中国畜禽种业;2014年01期
10 崔涛;刘佳;杨丽;张东兴;张瑞;蓝薇;;基于高速摄像的玉米种子滚动摩擦特性试验与仿真[J];农业工程学报;2013年15期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 杨文;赵丽滨;张建宇;;石英/酚醛复合材料高温力学性能研究[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 史嵩;气压组合孔式玉米精量排种器设计与试验研究[D];中国农业大学;2015年
2 李三平;内胆式双热型生物质热裂解反应器设计及理论研究[D];东北林业大学;2014年
3 陈登宇;干燥和烘焙预处理制备高品质生物质原料的基础研究[D];中国科学技术大学;2013年
4 孙云娟;生物质与煤共热解气化行为特性及动力学研究[D];中国林业科学研究院;2013年
5 刘军利;木质纤维类生物质定向热解行为研究[D];中国林业科学研究院;2011年
6 王贤华;生物质流化床热解液化实验研究及应用[D];华中科技大学;2007年
7 赵辉;生物质高温气流床气化制取合成气的机理试验研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 潘万竞;基于离散元理论的月尘颗粒接触力学特性研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
2 唐友华;基于EDEM的半自磨机颗粒的碰撞分析[D];昆明理工大学;2016年
3 陶宇浩;基于离散元方法的颗粒混合数值模拟分析[D];南京理工大学;2015年
4 徐珊;生物质流化床的设计与热解制取生物油的研究[D];华中科技大学;2013年
5 张倩;旋转刮刀式生物质喂料器的试验研究[D];山东理工大学;2012年
6 何咏涛;利用农林废弃物联产生物油和生物炭[D];浙江工业大学;2012年
7 孙川;基于ANSYS的随车起重机吊臂结构的优化原理与方法研究[D];武汉理工大学;2010年
8 林木森;生物质热解机制和反应动力学研究[D];中国林业科学研究院;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 鹿瑶;吕钊钦;郑文秀;蔡玉虎;刘正铎;;玉米窝眼轮排种器性能影响因素试验研究—基于EDEM[J];农机化研究;2018年06期
2 陈进;丁松;龚智强;练毅;;气振式精密播种机自动供种装置仿真与试验[J];农机化研究;2018年04期
3 张涛;刘飞;刘月琴;赵满全;李凤丽;张勇;周鹏;;离散元模拟振动幅值对玉米种群运动速度的影响[J];农机化研究;2017年12期
4 孔凡婷;石磊;张玉同;陈长林;孙勇飞;谢庆;黄铭森;;棉箱压实搅龙机构对籽棉压缩作用仿真及分析[J];农机化研究;2017年10期
5 余书豪;李永桥;谌永祥;李翔;;供料方式对垂直螺旋输送机性能的影响[J];中国粉体技术;2017年04期
6 白勇;司慧;王霄;吴煜;;流化床生物质快速热解气组成及冷凝技术的研究进展[J];中国农业科技导报;2017年08期
7 谢俊;杨俊;汤卫国;张静;赵志英;戴岳;;市售奥美拉唑肠溶微丸相对圆形度测定新方法[J];中国现代应用药学;2017年07期
8 闫泽民;王志山;陈留记;马建宇;;基于EDEM的玉米色选机进料流动特性分析[J];南方农机;2017年13期
9 杨秋;王亚琢;林镇荣;袁浩然;顾菁;呼和涛力;孙富安;何明阳;;烘焙在城市生活垃圾预处理的应用前景[J];新能源进展;2017年03期
10 韩丹丹;张东兴;杨丽;李克鸿;张天亮;王云霞;崔涛;;内充气吹式玉米排种器工作性能EDEM-CFD模拟与试验[J];农业工程学报;2017年13期
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1 余永;秸秆生物质旋转床热解反应器工艺分析与试验研究[D];中国农业大学;2017年
2 陈汉鼎;稻草烘焙过程和后续热解过程中氯和钾的迁移机制[D];华东理工大学;2017年
3 牛康;马铃薯整薯精密播种关键技术研究[D];中国农业大学;2017年
4 王希英;双列交错勺带式马铃薯精量排种器的设计与试验研究[D];东北农业大学;2016年
5 陈思羽;基于绝对水势的储粮湿热迁移及通风管理的研究[D];吉林大学;2016年
6 张智博;生物质快速催化热解制备高附加值化学品的研究[D];华北电力大学(北京);2016年
7 徐德良;基于扫描热显微技术的木材微观导热和胶合界面及热解特性研究[D];南京林业大学;2016年
8 李凯;木质纤维素类生物质负载氨源及钾盐热解实验研究[D];中国科学技术大学;2016年
9 郑燕;生物质快速热解制备化学品研究[D];中国科学技术大学;2016年
10 隋海清;生物质热解气分级冷凝机制及其产物的应用研究[D];华中科技大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孔祥平;QY20型汽车起重机伸缩臂结构分析与优化设计[D];河北工程大学;2016年
2 陈亮;QY20型汽车起重机吊臂有限元分析及优化设计[D];山东大学;2016年
3 武俊峰;马鞍形焊缝自动焊机的设计与研究[D];石河子大学;2016年
4 刘哲;汽车起重机结构优化研究[D];兰州理工大学;2016年
5 李宁;生物质热裂解液化装置的实验研究及经济性分析[D];山东理工大学;2016年
6 窦鑫;铜藻炭基固体酸催化剂的制备与应用[D];浙江工业大学;2016年
7 信群;无机粒子/膨胀型阻燃剂对棉织物阻燃性及热解动力学研究[D];中原工学院;2016年
8 王超;圆草捆捡拾车捡拾机构的优化与试验研究[D];内蒙古农业大学;2016年
9 熊玉龙;旋挖钻机动力头结构设计与优化[D];长安大学;2015年
10 吴晶;生物炭精控制备方法的研究[D];沈阳农业大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈阳;胡志超;吴惠昌;王申莹;游兆延;;基于EDEM的单粒式谷物水分仪采样机构仿真研究[J];农机化研究;2016年07期
2 王金武;唐汉;王奇;周文琪;杨文盼;沈红光;;基于EDEM软件的指夹式精量排种器排种性能数值模拟与试验[J];农业工程学报;2015年21期
3 楚文娟;李文伟;李颢;;酶解-温和酸解法分离烟梗木质素[J];广东化工;2015年17期
4 牛媛媛;徐铭辰;陈海涛;余永昌;;2BMFJ-6型麦茬地大豆免耕覆秸播种机适应性研究[J];大豆科学;2015年03期
5 史嵩;张东兴;杨丽;崔涛;李克鸿;殷小伟;;基于EDEM软件的气压组合孔式排种器充种性能模拟与验证[J];农业工程学报;2015年03期
6 刘爽;房欣;张颖;陈泓睿;陈海涛;;用于地膜原料的大豆秸秆粉碎预处理工艺参数优化[J];农业工程学报;2015年02期
7 贾旭光;陈曦;李鑫;;不同粒度和堆载形态下散体瞬时自然安息角的实验研究[J];现代矿业;2015年01期
8 胡建平;郭坤;周春健;侯冲;;磁吸滚筒式排种器种箱振动供种仿真与试验[J];农业机械学报;2014年08期
9 韩燕龙;贾富国;唐玉荣;刘扬;张强;;颗粒滚动摩擦系数对堆积特性的影响[J];物理学报;2014年17期
10 贾富国;韩燕龙;刘扬;曹银平;史宇菲;姚丽娜;王会;;稻谷颗粒物料堆积角模拟预测方法[J];农业工程学报;2014年11期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张栋;生物质热解油雾化燃烧及气化的实验研究与数值模拟[D];中国科学技术大学;2012年
2 夏连明;玉米精量播种机关键部件研究[D];东北农业大学;2011年
3 李大伟;热解稻壳炭基多孔材料的制备、表征及应用基础[D];中国科学技术大学;2011年
4 杨续来;生物油的烯烃改性精制及应用基础研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 陆强;生物质选择性热解液化的研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 李社锋;低挥发份劣质燃料循环流化床燃烧特性研究[D];浙江大学;2010年
7 赵湛;气吸振动式精密排种器理论及试验研究[D];江苏大学;2009年
8 王琦;生物质快速热裂解制取生物油及其后续应用研究[D];浙江大学;2008年
9 赵军;悬浮流化式生物质热解液化装置设计理论及仿真研究[D];东北林业大学;2008年
10 王贤华;生物质流化床热解液化实验研究及应用[D];华中科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄小波;基于颗粒黏结模型的半自磨机参数优化研究[D];昆明理工大学;2014年
2 王海龙;月球车轮扬尘仿真分析与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 张嘉桐;基于傅里叶描述的形状分析算法研究[D];吉林大学;2013年
4 李鸿程;基于离散单元法的球磨机工作参数优化[D];昆明理工大学;2013年
5 孙电锋;离散元法在大型半自磨机仿真中的研究与应用[D];昆明理工大学;2013年
6 崔泽群;基于离散元法的球磨机最优化设计理论研究[D];浙江大学;2013年
7 郑洋;滇池蓝藻快速热解液化制取生物油的初步研究[D];华中科技大学;2011年
8 崔春霞;生物质流化床制备颗粒活性炭技术研究[D];青岛科技大学;2009年
9 王敏;熔盐热裂解生物质制备生物油的实验研究[D];浙江工业大学;2009年
10 应灵灵;球磨机介质运动规律的实验研究[D];昆明理工大学;2009年
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1 白丛生;李晓东;沈祥智;池涌;严建华;;等温环境下垃圾热解影响因素分析[J];能源工程;2006年02期
2 赵希强;宋占龙;王涛;李龙之;马春元;;微波技术用于热解的研究进展[J];化工进展;2008年12期
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4 李琦,徐德龙,李辉,肖国先,王堤,吴华夏;生活垃圾的热解试验[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2004年04期
5 沈巧炼;;城市污泥低温热解技术影响因素的分析[J];能源工程;2012年06期
6 苏鹏宇,马增益,李剑,沈逍江,蒋旭光;医疗废物典型组分在回转窑内的热解研究[J];能源工程;2004年06期
7 王启民;赵家峰;郝佳;;棉秆与煤混合热解的特性研究[J];工业锅炉;2013年05期
8 丘克强;吴倩;湛志华;;废弃电路板环氧树脂真空热解及产物分析[J];中南大学学报(自然科学版);2009年05期
9 马润田,丁艳军;陶瓷窑炉的廉价气体燃料——垃圾热解制气工艺[J];节能与环保;2002年04期
10 王威岗;韦杰;董长青;;木质纤维热解的热重和反应动力学研究[J];可再生能源;2007年05期
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1 彭银霞;周阳;张德华;;废电路板热解渣资源化利用的研究进展[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
2 全翠;李爱民;张丹;;采用热解技术从废电路板中回收资源[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
3 马晓迅;何涛;刘艳;徐龙;曹彬;;煤催化加氢热解及催化气化行为的研究[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集(上)[C];2007年
4 蔡炳良;辛玲玲;;污泥热解技术[A];上海(第二届)水业热点论坛论文集[C];2010年
5 王夺;刘运权;;生物质热化学转化气化技术和热解技术的特点和比较[A];新形势下长三角能源面临的新挑战和新对策——第八届长三角能源论坛论文集[C];2011年
6 雷勇;蔡九菊;廖洪强;余广炜;刘汉桥;;城市生活垃圾热解新工艺[A];2004全国能源与热工学术年会论文集(2)[C];2004年
7 李永玲;印佳敏;左禹;马润田;吴占松;;新型秸秆双床热解制气工艺的设计研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
8 李永玲;印佳敏;左禹;马润田;吴占松;;新型秸秆双床热解制气工艺的设计研究[A];2007中国科协年会2.3分会《生物质能技术发展及应用》研讨会论文集[C];2007年
9 孙宁;蒋国华;;医疗废物热解焚烧最佳可行技术探析[A];持久性有机污染物论坛2010暨第五届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2010年
10 胡永琪;胡晓波;刘润静;宋丽英;刘宝树;胡庆福;;重镁水低温热解技术与工业化[A];2009年中国镁盐行业年会暨节能与发展论坛论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 陈懋雍;医疗与生活垃圾热解技术装置通过评审[N];中国冶金报;2003年
2 李红;垃圾热解技术取得突破[N];中国环境报;2003年
3 本报记者 王亮;微波“一声令下”食物残渣变燃料[N];辽宁日报;2011年
4 ;有机固体废弃物热解技术[N];科技日报;2006年
5 北京市可持续发展科技促进中心 冯武军 魏伟 刘育松 陈红 梁廷政;如何处理生活垃圾[N];北京科技报;2009年
6 呼跃军;褐煤利用急需热解新技术[N];中国化工报;2007年
7 杨宏辉;褐煤提质加工技术迎来发展良机[N];中国化工报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马恩;废弃液晶面板有机材料的热解机制及铟的提取[D];上海交通大学;2014年
2 李翔宇;木质纤维素与塑料废弃物共催化热解制备芳烃和烯烃研究[D];清华大学;2015年
3 余永;秸秆生物质旋转床热解反应器工艺分析与试验研究[D];中国农业大学;2017年
4 邹亮;低阶煤及其四氢呋喃萃取产物的热解研究[D];大连理工大学;2016年
5 李海英;生物污泥热解资源化技术研究[D];天津大学;2006年
6 李钢;市政污泥热解减排技术的研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
7 沈逍江;医疗废物回转窑热解焚烧处置研究[D];浙江大学;2005年
8 黄金保;纤维素快速热解机理的分子模拟研究[D];重庆大学;2010年
9 杨海平;油棕废弃物热解的实验及机理研究[D];华中科技大学;2005年
10 杨益;烟草废弃物热解和气化的实验及机理研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶小宁;禾本科生物质选择性热解制备4-乙烯基苯酚的研究[D];华北电力大学;2015年
2 姚维坤;改性HZSM-5催化生物质和废塑料共热解的性能研究[D];合肥工业大学;2015年
3 赵晶;石煤与生物质焙烧提钒过程中热解特性研究[D];辽宁科技大学;2015年
4 李超;淖毛湖煤及其添加铁系氧化物的热解特性研究[D];大连理工大学;2015年
5 崔博;生物质垃圾热解焚烧一体化装置设计[D];河北工业大学;2015年
6 杨潇潇;农作物秸秆低温热解特性实验研究[D];华北理工大学;2015年
7 程晓晗;石莼与褐煤低温共热解的转化研究[D];武汉科技大学;2015年
8 乔凯;低阶煤热解工艺优化及反应历程研究[D];太原理工大学;2016年
9 陈锐;水城褐煤固定床加氢热解的实验研究[D];清华大学;2015年
10 王楷;微拟球藻脂肪组分的热解特性实验研究[D];青岛科技大学;2016年
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