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《天津大学》 2008年
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生物质热解制氢机理和实验研究

孙立  
【摘要】: 生物质制氢研究是可再生能源的重要方向之一,本文提出了由常压移动床热解、二次热裂解、水蒸气转化和变换反应组成的生物质热解制氢技术路线,通过实验和数学模拟计算,研究了生物质向富氢气体转化的基本规律。 利用热重仪分析了农业残余物热解的规律和特征参数,获得了热解反应速率、反应时间和转化率的定量结果,不同原料呈现出一致的热解反应机制,表观动力学参数计算表明,可以用单段一级反应过程描述生物质热解反应。 设计并建立了常压移动床连续热解制氢实验系统,对生物质热解过程的释氢现象进行了系统实验研究,研究表明高温有利于提高气体产率和氢气浓度,在不使用空气和氧等介质的条件下获得了品质较高的中热值富氢气体。 将Gibbs自由能最小化方法和Miller模型相结合,对热解过程进行数值求解,从动力学和热力学平衡角度研究了热解过程,发现和分析了生物质向富氢气体转化的现象、反应规律和影响因素,预测了与实验吻合的产物组成。 探讨了通过水蒸汽转化和变换反应对热解气进行重整的方案,进行了生物质热解制氢系统的能量平衡计算,分析了氧化钙参与热解对提高系统效率的作用,确定了优化的工艺参数,玉米秸和稻壳氢产率可分别达到48.18 mol/kg和45.85mol/kg,气体中氢气浓度达到74.78%和73.35%,理想能量转换率达到77.9%和83.4%。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TK91

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 闫桂焕;姜建国;许敏;孙奉仲;孙荣峰;;生物质气化氧化区反应过程的动力学模型[J];燃烧科学与技术;2013年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 赵丽霞;生物质粗甘油混合高效制氢实验研究[D];天津大学;2011年
2 闫桂焕;下吸式固定床农林类生物质低焦油气化过程试验研究与数值计算[D];山东大学;2011年
3 赵希强;农作物秸秆微波热解实验及机理研究[D];山东大学;2010年
【参考文献】
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1 郝小红,郭烈锦;超临界水生物质催化气化制氢实验系统与方法研究[J];工程热物理学报;2002年02期
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3 郝小红,郭烈锦;超临界水中湿生物质催化气化制氢研究评述[J];化工学报;2002年03期
4 关宇;郭烈锦;张西民;吕友军;郝小红;;生物质模型化合物在超临界水中的气化[J];化工学报;2006年06期
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【共引文献】
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3 程旺开;汤斌;张庆庆;陈阿娜;翟光雯;周逢云;陈中碧;;麦秸秆稀酸水解条件的研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年01期
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5 王建亮;刘庆军;王玉梅;;烟台地区调整农村能源结构推广沼气技术初探[J];安徽农业科学;2008年16期
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7 张存良;高良敏;何灿;文辉;肖永红;钱新;陆根法;;稻壳降解人体排泄物的研究[J];安徽农业科学;2009年29期
8 陈敏;钟江平;李传华;;生物质垃圾水热转化的动力学研究[J];安徽农业科学;2010年03期
9 牛广路;薛勇;杨少鹏;;基于TG-FNIR联用分析的农业固体废弃物热解特性研究[J];安徽农业科学;2010年05期
10 肖烈;张飞;张忠河;何永梅;尤希凤;;循环床式生物质内热热解装置研究[J];安徽农业科学;2010年13期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 田薇雯;王君;李静;;采用三种反应器模型对合成氨原料气醇化反应过程模拟计算的比较分析[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
4 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
5 刘朝;王洪志;;慈竹催化热解实验分析[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
6 许英霞;秦克章;丁奎首;缪宇;方同辉;徐兴旺;孙赫;;东疆红山Cu-Au矿床氧化带中铜叶绿矾和高铁叶绿矾的首次发现及其矿物学特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
7 吴淑荣;李东升;赵丽丽;熊为淼;;溶胶-凝胶制备PTCR BaTiO_3基陶瓷过程中的热分析[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
8 李凤仙;李春迎;冯雪;张媛;吕剑;;生物质水蒸汽气化催化制氢研究进展[A];第六届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2009年
9 张晓东;陈雷;孟祥梅;孙立;;生物质制氢与燃料电池整合系统研究[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
10 郭瑞莲;鲍晓峰;岳欣;崔平;纪威;;车用乙醇汽油对发动机进气系统沉积物的影响[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 熊思江;污泥热解制取富氢燃气实验及机理研究[D];华中科技大学;2010年
3 谢婵;新型稀土配合物橡胶防老剂的制备及应用研究[D];华南理工大学;2010年
4 刘江燕;木质素及其模型物在不同热化学环境下的解构[D];华南理工大学;2010年
5 傅深渊;竹材液化、树脂化反应动力学及其生成物的性能[D];北京林业大学;2011年
6 李瑞江;无控制Ⅱ型动量交换型径向流反应器催化剂封和床层流场行为的研究[D];华东理工大学;2010年
7 郑皎;生活垃圾流化床气化特性的实验研究与模型预测[D];浙江大学;2009年
8 汪洋;微尺度环境下预混火焰稳燃方法的研究[D];浙江大学;2010年
9 丁红蕾;氨基湿法烟气脱硫的机理及工业试验研究[D];浙江大学;2010年
10 杨建国;电站锅炉煤粉空气富氧直接点火技术的理论及应用研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐京禧;农业废弃物热解特性的研究[D];华中农业大学;2010年
2 潘海波;利用DNA体外重组技术构建高活性纤维素酶基因工程菌[D];安徽工程大学;2010年
3 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
4 上官玉辉;冷却速度对Al-Cu合金微观组织及熔化潜热的影响[D];郑州大学;2010年
5 马梅英;生物质及其热解液体产物分析研究[D];郑州大学;2010年
6 杨洪磊;双燃料喷嘴设计与燃烧流场数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 吴曙亮;横向来流对等离子点火器点火区域的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 程士润;稻秸秆提取纤维农用非织造地膜的研究[D];安徽农业大学;2010年
9 毕武林;煤粉火焰稳定性与熄火综合评判模型的研究[D];长沙理工大学;2010年
10 刘信玉;2-氨基-5-甲基吡啶类希夫碱配合物的合成、表征及生物活性研究[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
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1 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
2 李贤军;张璧光;李文军;李延军;;微波真空干燥过程中木材内部的温度分布[J];北京林业大学学报;2006年06期
3 温国栋;徐云鹏;魏莹;裴仁彦;李科达;徐竹生;田志坚;;负载型Pt催化剂上生物质水相重整制氢[J];催化学报;2009年08期
4 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
5 王小芳;金保升;钟文琪;;基于欧拉多相流模型的流化床煤气化过程三维数值模拟[J];东南大学学报(自然科学版);2008年03期
6 陈鸿伟;庞永梅;王晋权;张郑磊;;催化热解玉米秸秆实验研究[J];电站系统工程;2007年05期
7 冉景煜;曾艳;张力;蒲舸;唐强;;几种典型农作物生物质的热解及动力学特性[J];重庆大学学报;2009年01期
8 郑安桥;张先中;苏亚欣;;生物质气化制氢研究现状[J];能源与环境;2007年02期
9 张振杰,张家棋;甘油的热重-差热分析法定性定量测定[J];分析仪器;1997年02期
10 庄会永;张雁茹;田雅林;王革华;;中国农林生物质工业化收集应用模式的研究[J];中国工程科学;2011年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 闫桂焕;下吸式固定床农林类生物质低焦油气化过程试验研究与数值计算[D];山东大学;2011年
2 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
3 廖艳芬;纤维素热裂解机理试验研究[D];浙江大学;2003年
4 宋春财;农作物秸秆的热解及在水中的液化研究[D];大连理工大学;2003年
5 谭洪;生物质热裂解机理试验研究[D];浙江大学;2005年
6 陈平;生物质流化床气化机理与工业应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
7 周密;生物质在流化床气化炉内定向转化过程的模型模拟研究[D];中国科学技术大学;2006年
8 张保才;生物质乙醇水蒸气重整制氢反应的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2006年
9 孔令照;生物质废弃物水热资源化处理过程及机理研究[D];同济大学;2008年
10 王益群;生物质在流化床中热解过程的动力学数值模拟[D];中国科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨肖;低焦油、高热值农村秸秆气化技术的开发与应用[D];天津大学;2010年
2 钟浩;以蒸汽为气化剂的生物质热解和完全气化技术研究[D];云南师范大学;2000年
3 王铁柱;生物质焦油催化裂解试验研究[D];浙江大学;2003年
4 刘亚军;生物质焦油催化裂解实验及中热值气化技术应用研究[D];浙江大学;2004年
5 陆豫;甘蔗渣在水蒸汽氛围中热解气化制取合成气的研究[D];广西大学;2005年
6 王喜鹏;微波真空干燥过程的特性及应用研究[D];东北大学;2006年
7 李勇;微波场中温度分布的数值模拟研究[D];云南师范大学;2006年
8 顾舒;关于飞灰再燃燃烧特性的实验研究[D];华北电力大学(河北);2007年
9 郭晓兰;生物质(海藻)裂解特性及动力学研究[D];安徽理工大学;2007年
10 唐莹;微波加热CaO-SiO_2体系材料的数值模拟研究[D];武汉理工大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李龙之;宋占龙;赵希强;马春元;;微波辐照下生物质焦催化CO_2重整CH_4试验[J];农业工程学报;2012年08期
2 闫桂焕;姜建国;许敏;孙奉仲;孙荣峰;;生物质气化氧化区反应过程的动力学模型[J];燃烧科学与技术;2013年01期
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1 闫智培;李十中;;生物质热解生产生物炭研究进展[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 陈春香;微藻及其与煤的混合热解燃烧特性研究[D];华南理工大学;2012年
2 李龙之;微波辐照下生物质热解气定向转化合成气研究[D];山东大学;2012年
3 孙静;微波诱导热解废旧印刷电路板(WPCB)的实验和机理研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 董优雅;油菜籽粕生物质热解过程及产物特性研究[D];北京化工大学;2011年
2 王允圃;微波辐射极化脂肪酸盐羧基端促进成烃的机理研究与应用[D];南昌大学;2012年
3 姜娟;污泥和微藻生物质微波裂解实验研究[D];华南理工大学;2012年
4 陈秀峰;海藻微波裂解与干燥实验研究[D];华南理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 路勇,余长春,丁雪加,沈师孔,邓存,福建宁德师专化学系;负载型镍金属催化剂上甲烷与二氧化碳重整制合成气[J];催化学报;1996年03期
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3 毛肖岸,郝小红,郭烈锦,杜新武;超临界水中纤维素气化制氢的实验研究[J];工程热物理学报;2003年03期
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5 李爱民,李晓东,李水清,严建华,岑可法;回转窑热解城市垃圾制造中热值燃气的试验[J];化工学报;1999年01期
6 郝小红,郭烈锦;超临界水中湿生物质催化气化制氢研究评述[J];化工学报;2002年03期
7 皇甫艺,李超,李传统;甲烷无机膜催化水蒸汽重整制氢的数学模拟[J];淮海工学院学报(自然科学版);2002年03期
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10 陈小华,郑瑛,郑楚光,赵海波;CaO再碳酸化的研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2003年04期
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8 匡廷云 ,白克智 ,卢从明 ,李淑芹 ,董凤琴;生物质能源技术前瞻[J];太阳能;2004年04期
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10 郭慧光,马丕京,周如海;生物质发电技术及其在云南的应用前景[J];云南环境科学;1996年01期
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2 徐敬;贾青竹;王昶;李桂菊;刘康;;木材类生物质热解特性及动力学研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
3 王贤华;陈汉平;邵敬爱;杨国来;张世红;刘德昌;;国外生物质能发展战略对我国的启示[A];2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2004年
4 孙立;许敏;王海勇;;生物质相关于热化学转换过程的理化特性[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
5 陆豫;冼萍;理河;周航;;开发利用生物质能源,促进广西农业持续发展[A];广西环境科学学会2002—2003年度学术论文集[C];2003年
6 李在峰;雷廷宙;丁鸣;崔峻贞;胡建军;;生物质热解制炭制气系统研究[A];2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2004年
7 李斌;顾万春;;马褂木群体的生物质变异及早期预测研究[A];面向21世纪的中国林木遗传育种——中国林学会林木遗传育种第四届年会文集[C];1997年
8 胡立斌;许勇;解思卓;胡常伟;;毛竹原生生物质中各组分的溶剂热分步热解转化[A];中国化学会第28届学术年会第1分会场摘要集[C];2012年
9 刘伟杰;袁红莉;杨金水;;组合工艺处理高COD生物质废水[A];第十次全国环境微生物学术研讨会论文摘要集[C];2007年
10 吕鹏梅;常杰;付严;吴创之;;生物质催化裂解实验研究[A];2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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2 记者 赵秋丽;山东省科学院“生物质二次裂解制取富氢燃气”试验成功[N];光明日报;2010年
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4 早报记者 李继成 储静伟 李粤新 实习生 李卿 通讯员 蒋巍;申城近四成燃气用户存隐患[N];东方早报;2008年
5 通讯员 许艳萍 杜怀银;香河县规范燃气市场[N];廊坊日报;2008年
6 高照;燃气烤箱有哪些特点[N];中国石油报;2009年
7 记者 徐行翔 通讯员 徐华;四成多燃气用户存在安全隐患[N];嘉兴日报;2009年
8 记者 詹思佳;去年全市燃气用户达42.7万户[N];银川晚报;2010年
9 记者 彭跃东 通讯员 刘东亮;全国首设“燃气平安社区奖励基金”[N];沈阳日报;2010年
10 记者 孙锦;深圳瓶装燃气站将“统一着装”[N];深圳特区报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙立;生物质热解制氢机理和实验研究[D];天津大学;2008年
2 柳军;热化学非平衡流及其辐射现象的实验和数值计算研究[D];国防科学技术大学;2004年
3 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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6 张晓东;[D];浙江大学;2003年
7 刘圣勇;生物质(秸秆)成型燃料燃烧设备研制及试验研究[D];河南农业大学;2004年
8 杨富国;超滤及电化学技术在冶金及生物质降解中的应用[D];中南大学;2002年
9 梁凌云;秸秆热化学液化工艺和机理的研究[D];中国农业大学;2005年
10 宋春财;农作物秸秆的热解及在水中的液化研究[D];大连理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李滨;生物质热解实验及转锥式生物质热解反应器设计理论研究[D];东北林业大学;2002年
2 王栋;生物质热裂解实验研究及热裂解产物利用[D];浙江大学;2004年
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4 何鸿玉;生物质气化烤烟系统的研制[D];河南农业大学;2002年
5 王天岗;生物质热解释氢过程的实验研究[D];山东理工大学;2006年
6 钟浩;以蒸汽为气化剂的生物质热解和完全气化技术研究[D];云南师范大学;2000年
7 于树峰;农作物废弃物液化的实验研究[D];北京化工大学;2005年
8 陈森;生物质热解特性及热解动力学研究[D];南京理工大学;2005年
9 李玉柱;生物质热裂解制取生物油试验装置的研制[D];吉林农业大学;2005年
10 王晓艳;生物油及相关生物质原料的特性分析[D];吉林农业大学;2005年
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