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生物质热裂解制取生物油的研究

孙玉凤  
【摘要】: 生物质能资源技术的应用和开发已受到了人们的普遍重视。在众多可再生能源中,生物质能来源广泛,它缓解了当前化石能源的紧缺,可将低品位的生物质能转化成高品质的、高能量密度、清洁、无污染而且二氧化碳零排放的生物油液体燃料。它改善了我国目前以化石燃料为主的能源生产和消费结构,提高了我国广大农村地区的生物质能的利用效率。 本文阐述了生物质能源的特点及生物质能利用技术,详细概述了国内外生物质热裂解制取生物油技术的研究现状。对生物质原料的散粒特性进行了分析,主要包括原料的粒径、堆积密度和休止角;并从动力学角度分析研究了生物质热裂解反应的机理。 以红松、白松、落叶松、玉米秸秆等不同生物质为原料,对流化床反应器热裂解制取的生物油进行了研究实验,得出了落叶松产油率最高,为52.0%。通过对生物油的物理特性和其成分的分析,得出的实验结果表明:红松制取的生物油品质最好,热值高,含水率低,更适合进一步改性研究和应用,并利用现代精密仪器GC-MS对生物油进行了组分分析,解释了生物油高含氧和高含水特性。 最后,我们又从动力学角度简单分析了纤维素、半纤维素、木质素的热解机理及生物质的动力学模型的基本方程,并采用Coats-Redfern积分法计算生物质及其组分的热裂解表观动力学参数,得出了红松、白松、落叶松、玉米秸秆的组分拟合关系式和活化能等参数。结果表明,不同组分含量的生物质热解特征参数是不同的,组分构成是影响生物质热裂解行为的最重要因素。 总之,通过对生物质热裂解制取生物油方面的基础性研究,对今后生物油改性及其应用具有重要参考价值和实际意义。


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