噴動循環(huán)流化床快速熱解技術

目錄
第1章 緒論 1
1.1 木質生物質和落葉松資源 3
1.1.1 我國木質生物質資源 3
1.1.2 我國落葉松資源 4
1.2 林木生物質資源轉化利用 5
1.2.1 基本概念 5
1.2.2 國外研究 5
1.2.3 國內研究 6
1.2.4 發(fā)展趨勢 7
1.3 生物質快速熱解研究及趨勢 8
1.3.1 快速熱解及其產物—生物油 8
1.3.2 生物質熱解動力學模型 9
1.3.3 快速熱解影響因素 10
1.3.4 生物質快速熱解設備 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 主要研究內容 18
第2章 落葉松木材熱解動力學 20
2.1 落葉松木材的工業(yè)組成、元素組成和化學組成 20
2.1.1 實驗 20
2.1.2 結果與討論 21
2.2 熱解動力學理論 22
2.2.1 化學反應動力學 22
2.2.2 熱解動力學 22
2.3 落葉松木材熱重分析 24
2.3.1 實驗 24
2.3.2 結果與討論 25
2.4 落葉松木材熱解動力學方程建立 33
2.4.1 熱解動力學基本方程 33
2.4.2 建立熱解動力學模型的基本思想 34
2.4.3 熱解動力學機理函數的確定 35
2.4.4 熱解動力學參數 48
2.4.5 落葉松木材熱解動力學方程 49
2.5 落葉松木材熱解動力學模型的優(yōu)點 53
2.6 本章小結 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)流化床反應器 57
3.1.2 進料系統(tǒng) 61
3.1.3 旋風燒蝕反應器（旋風分離器） 61
3.1.4 冷凝裝置 64
3.1.5 加熱系統(tǒng) 65
3.1.6 風機 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 67
3.3 本章小結 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 實驗原料與方法 72
4.2.2 實驗結果與分析 73
4.3 噴動循環(huán)流化床反應器冷態(tài)流化特性 73
4.3.1 實驗 73
4.3.2 實驗結果及分析 75
4.4 噴動循環(huán)流化床反應器熱態(tài)特性 85
4.4.1 噴動循環(huán)流化床反應器升溫速率 85
4.4.2 升溫過程對噴動循環(huán)流化床反應器內壓力影響 85
4.4.3 熱解過程中進料量對溫度的影響 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 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 熱解工藝參數對熱解產物產率的影響 89
5.1.1 熱解產物產率計算方法 89
5.1.2 實驗過程和方法 90
5.1.3 實驗結果與分析 92
5.2 落葉松木材快速熱解動力學模型的建立 95
5.2.1 快速熱解動力學基本方程 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證 98
5.3 落葉松木材快速熱解機理 99
5.4 本章小結 100
第6章 落葉松木材快速熱解工藝優(yōu)化 101
6.1 實驗方法和過程 101
6.1.1 實驗原料和實驗過程 101
6.1.2 正交實驗設計 102
6.2 實驗結果與分析 103
6.2.1 工藝參數對生物油產率、酚類物質含量及膠合強度的影響 103
6.2.2 工藝參數對炭堆積密度的影響 107
6.2.3 工藝參數優(yōu)化 108
6.3 物料混合比、含水率對熱解產物產率的影響 110
6.3.1 物料混合比對熱解產物產率的影響 110
6.3.2 含水率對落葉松樹皮熱解產物產率的影響 111
6.4 經濟效益分析 113
6.4.1 生物油生產成本分析 113
6.4.2 預期效益分析 115
6.5 本章小結 117
第7章 落葉松木材快速熱解產物 118
7.1 實驗材料和儀器設備 118
7.1.1 實驗材料 118
7.1.2 儀器設備 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個工況下生物油酚類物質相對含量的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 142
第8章 結論與展望 143
8.1 結論 143
8.1.1 落葉松木材熱重分析及動力學研究 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物分析 145
8.2 主要創(chuàng)新點 146
8.3 建議和展望 147
參考文獻 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參數 159
附錄2 Popescu法計算的各種動力學函數在520～700K內不同溫度段的相關系數 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