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《东北林业大学》 2002年
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生物质热解动力学建模及锥式闪速热解装置设计理论研究

王述洋  
【摘要】: 中国一方面石油资源比较贫乏,目前每年缺少石油近亿吨;另一方面,每年都有4~5亿吨的各种农业秸杆、谷物壳皮和1.3~1.5亿吨的林业树皮、锯末、枝丫等剩余生物质有待利用。本论文的目的旨在试图建立一套适用于中国农林生物质特点的生物质能量预测、生物质热解动力学理论及转锥式生物质中温闪速热解液化装置设计理论,以期为我国高效益地利用被巨量浪费的农林废弃生物质,并将其经济、快速方便地转换成石油替代品——生物燃油产品,提供新技术、新理论和新方法。 本文较全面、系统地综述了国内外生物质热解液化制取生物燃油技术研究发展现状及存在的问题,主要研究内容有:(1)实验、测定了20种常见生物质的能量(发热量)和C、H、N元素含量,根据实验结果分别建立了以H和C为自变量的生物质能量预测经验公式,并通过R_(0.05)检验;为闪速热解液化装置能量转化率计算和生物质能量利用率计算提供了依据和方便;(2)选择了8种生物质试样作了等加热速率(10℃/min、20℃/min、40℃/min、60℃/min)和恒温加热的TG和DTG实验,根据实验数据和阿伦尼乌斯公式建立了生物质热解反应动力学微分方程,并采用Goast-Redfem积分法和P函数对其动力学参数进行了求解,解析出各种生物质的频率因子和活化能参数,进而建立了各种生物质的热解动力学模型,为科学确定反应器的闪速热解工作温度范围及热解反应动力学描述,提供了理论和依据;(3)为研究和确定不同尺度的生物质颗粒中心达到全热解的时间,在体视显微镜下对不同粒度的生物质颗粒的长径比进行了实验观察和测定,得出生物质的长径比(L/D)一般在5.0~6.0之间,平均为5.3的结果;(4)采用复杂温度场传热学理论对生物质传热过程及充分热解时间理论进行了研究,解析推导出了不同尺寸生物质颗粒中心温度达到充分热解温度的时间(T),得出了理论推导的充分热解时间与最大产油率的热解时间相一致的结果,为闪速热解反应器固相滞留时间设计和预测提供了理论依据;(5)根据上述实验结果,综合运用工程力学、工程材料、机械设计学原理,推导、建立了转锥式闪速热解反应器物料滞留时间(τ)与转速(或频率)合理匹配理论;(6)提出了转锥式闪速热解反应器的最小锥角设计、锥壁强度设计、生产能力设计理论和功率计算方法及临界转速理论等。 该论文研究结果为生物质闪速热解液化转化生物燃油关键设备——锥式生物质闪速热解反应器设计和研制提供了应用基础理论和依据;为经济、高效、环保地利用每年被巨量浪费的农业秸杆、谷物壳皮和林业剩余物等废弃生物质,提供了科学的依据和可行的技术方法和模式。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TK6

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 姜年勇;王述洋;;生物质快速裂解液化工艺流程及输送系统选用[J];林业机械与木工设备;2007年01期
8 周贯平;王述洋;;生物燃油生产过程中热载体输送技术的研究[J];林业机械与木工设备;2007年02期
9 姜年勇;王述洋;;转锥式热裂解反应器的立式螺旋喂料器研究设计[J];林业机械与木工设备;2007年04期
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8 朱俊;微波促进生物质解毒含铬废物的研究[D];重庆大学;2006年
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【参考文献】
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【共引文献】
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6 张永丰;黄昊;顾海昕;包任烈;谢松明;;火灾现场温度分布测定模拟实验研究[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
7 冯驰;吴晓青;李嘉禄;;TDE-85环氧树脂/酸酐体系固化反应动力学研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
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10 赵凯;林聪;王金花;;沼气发酵在生态农业中的应用研究[A];沼气产业化发展研讨会论文选编[C];2005年
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1 李佳;g-HA/PLA生物复合材料的制备与性能研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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6 魏浩然;俞海淼;张泽;;层流床反应炉气流和温度的设计[J];工业加热;2011年04期
7 苟进胜;惠飞飞;钱杨;任学勇;王文亮;常建民;;纸塑铝复合包装材料各组分共热解产物分析[J];包装工程;2012年23期
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2 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
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5 胡柱;年产1000t生物燃油主机组装机钢结构设计及有限元分析[D];东北林业大学;2011年
6 周楠;基于模糊优化理论的生物质热解转锥优化的有限元研究[D];东北林业大学;2011年
7 徐士振;热载体与生物质半焦混合颗粒的分离特性研究[D];山东理工大学;2011年
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9 王学斌;生物质燃烧及其还原氮氧化物的机理研究及应用[D];西安交通大学;2011年
10 柏继松;生物质燃烧过程氮和硫的迁移、转化特性研究[D];浙江大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李豪杰;生物质热解机理研究[D];重庆大学;2011年
2 王芸;基于组分分析的生物质热解特性实验研究[D];上海交通大学;2012年
3 石海波;固定床生物质热解炭化系统设计与实验研究[D];河北工业大学;2013年
4 曾叶霖;预处理对生物质热解特性的影响研究[D];华中科技大学;2009年
5 曾叶霖;预处理对生物质热解特性的影响研究[D];华中科技大学;2009年
6 王振平;生物质热解燃油/柴油乳化燃料理化分析和喷雾特性的实验研究[D];长安大学;2012年
7 胥广福;生物质热解与氟氯迁徙规律的实验研究[D];华中科技大学;2009年
8 时莉;生物质热解过程中内在矿物质的作用[D];华东理工大学;2012年
9 阮娟;两种无机添加剂对生物质热解的催化作用研究[D];安徽理工大学;2011年
10 张志飞;生物质热解特性及其动力学研究[D];华北电力大学;2012年
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