试析生物质闪速热解挥发特性的研究与生物油的组分分析

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1、山东理工大学硕士学位论文生物质闪速热解挥发特性的研究与生物油的组分分析姓名：王丽红申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：柏雪源20040401摘要为了探究生物质粉在闪速加热条件下(超过1000℃／s升温速率)的热解挥发特性，我们自行设计开发以等离子体为主热源的新型层流炉系统，并进行一系列的生物质热解实验。论文主要内容归纳如下：首先，总结了国内外学者得出的几种典型的生物质热解动力学模型；描述了两种层流炉的结构特点和工作原理；介绍了国内外研究者使用色质联用仪(GC—MS)分析生物质液化产物成分后得出的结果。其次，在一系列

2、实验的基础上，对层流炉进行调试和改进。改进后的喂料机构由机械、气力和振动三套装置组成，虽然使得整体结构变得复杂，但是确保了生物质粉可以均匀连续的下落。另外对原有温度测控部分也进行了重新布置，通过调整控制温度和等离子体电流实现热解反应区气流温度基本一致。然后，选取小麦秸秆和花生壳两种农业废弃物作为实验用料并根据实验要求制定粉末制备工艺。使用层流炉进行麦秸粉末和花生壳粉末的热解挥发实验。以反应温度和挥发时间作为参数，进行完全因子实验。采用灰份示踪法确定生物质挥发百分比。根据实验结果建立热解动力学模型，计算出动力学参数。结果发现预测

3、值与实验值符合度非常好，证明所建模型的合理性和正确性，为进行深入研究提供了理论依据。最后，使用GC—MS对玉米秸和锯木屑液化产物一生物油成分进行了初步分析。分析表明：生物油中主要有水，乙酸，羟基丙酮，呋哺，苯酚等物质。考察了分析方法中主要参数对分析结果的影响，实验表明：由于生物油的复杂性，而且有些物质在高温下会分解或反应，使得进样口温度、连接口温度等对检测结果均有较为显著的影响。需要进～步的研究确定更为合理的检测方法。关键字：热解，层流炉，动力学方程，生物油AbstractInordertodeterminethevolati

4、lizationcharacteristicsofbiomassparticlesathighheatingrate(over1000。C／s)，alaminarentrainedflowreactor(LEFR)wasdesignedandconstructed，andaseriesofbiomasspyrolysisexperimentswereconductedontheLEFR．Themajorworksaccomplishedaresummarizedasf、ollOWS：Firstly，severaltypical

5、pyrolysiskineticmodelsofbiomassweresummarized．PresentanalyticalstudiesontheliquidfractionofthepyrolysisproductsbymeansofGasChromatography-MassSpectrumanalyzerwereintroducedandtwokindsofLEFRwerealsodescribedwithanemphasisontheirstructuresandworkingprinciples．Secondly

6、，anewtypeofLEFRsystem，inwhichaplasmaflowjetwasusedasthemajorheatingsource，wasdeveloped，testedandimprovedaccordingtOaseriesofexperiments．Acomplexfeedingsystem，whichemploysmechanical．pneumaticandvibratingfeedingmechanism，wasusedtoensureacontinuousandstablebiomasspowde

7、rfeeding．Aspecialtemperaturemeasuringandcontrollingalgorithmandarrangementwasselectedtoachieveauniformtemperaturefieldinsidethereactor．Thirdly，twoagriculturalmaterials，wheatstrawandpeanutshell，werechosenasthefeedstockforthepyrolysisandpulverizedintopowdersaccordingt

8、Opreparationproceduresetforthisstudy．ThepyrolysisofwheatpowderandpeanutshellpowderwereconductedontheLEFR．Acompletefactorialexperimentaldes