流化式自供熱型制生物燃油關(guān)鍵裝置設(shè)計理論研究.pdf

1、我國是石油消費和進口大國,石油消耗量僅次于美國,位居世界第二位。同時,國內(nèi)石油產(chǎn)能嚴重不足,進口依存度不斷擴大。2009年中國石油凈進口量2.19億噸,表觀消費量4.08億噸,進口依存度首次突破50％；2010年中國石油凈進口量2.49億噸,表觀消費量約為4.49億噸,進口依存度已高達55％以上；預計到2012年進口依存度將高達75％以上。如此高的石油進口依存度,已威脅我國能源安全,一旦國際石油供應出現(xiàn)問題,比如戰(zhàn)爭,我國的能源供應將會

2、受到嚴重打擊,甚至國民經(jīng)濟都有瞬間陷入癱瘓的危險。另一方面,我國是一個農(nóng)業(yè)大國,僅農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)生量約7億噸,扣去現(xiàn)有各種利用,大約3億噸可作為燃料使用,林業(yè)廢棄物年可獲得量約9億噸,如僅將這兩類生物質(zhì)資源進行轉(zhuǎn)化,就可得到6億噸生物燃油,按熱值推算,相當于3億噸重油,因此將秸稈等農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化成具有一定經(jīng)濟價值和高技術(shù)含量的石油替代產(chǎn)品,不僅緩解我國能源緊張的狀況,而且增加了農(nóng)民的就業(yè)崗位和個人收入,另外,將生物質(zhì)通過熱裂解技術(shù)轉(zhuǎn)化后

3、的石油替代產(chǎn)品——生物燃油具有不含硫、減少環(huán)境污染、CO2零排放、符合CDM(清潔發(fā)展機制)要求。本文正是在這樣的背景下,針對生物質(zhì)制生物燃油技術(shù)進行的研究,其目的在于為生物質(zhì)熱裂解制生物燃油裝置設(shè)計提供先進的理論支持和技術(shù)保障。
　　 本文對國內(nèi)外生物質(zhì)流化式熱裂解技術(shù)的研究進行了總結(jié)和論述,根據(jù)流化式熱裂解工藝的特點,總結(jié)前人的研究經(jīng)驗,提出了流化式自供熱型制油裝置反應器的理論和實驗研究,在研究過程當中取得如下成果:

4、　　 根據(jù)熱裂解反應動力學原理,為流化式自供熱型反應器,建立生物質(zhì)熱裂解反應動力學方程,并對方程求解,得到生物質(zhì)熱裂解產(chǎn)物曲線；在實驗室利用熱裂解實驗裝置進行實驗,將通過實驗取得熱裂解產(chǎn)物曲線與方程求得的熱裂解產(chǎn)物曲線進行了對比分析,驗證了熱裂解方程的可靠性；在生物燃油冷凝過程的研究中,根據(jù)已知曉的生物燃油成分,計算出冷凝溫度不同階段,對應的理論冷凝量,通過與相同階段溫度的冷凝實驗結(jié)果相比對,驗證理論結(jié)果,確定出最合理的冷凝溫度范圍,

5、為系統(tǒng)冷凝工藝提供理論依據(jù)。
　　 根據(jù)氣固兩相流的原理,提出了一種在普通圓柱型流化床內(nèi)部加圓錐體的內(nèi)錐式流化床反應器設(shè)計思路,通過冷態(tài)實驗結(jié)果表明,流化效果優(yōu)于普通圓柱型流化床。同時因為流化狀態(tài)的復雜性,建立氣固兩相流流動方程,利用Fluent模擬仿真軟件,采用歐拉模型,對內(nèi)錐式流化床進行顆粒運動狀態(tài)、濃度與速度的數(shù)值模擬,并將模擬結(jié)果與普通圓柱型流化床進行比較分析。
　　 構(gòu)建了基于內(nèi)錐式流化床反應器的系統(tǒng)組成模式,

6、對系統(tǒng)進行了工藝分析,從理論上對系統(tǒng)進行了熱平衡研究與分析,從經(jīng)濟性角度提出了除電力拖動以外的生產(chǎn)用能僅用副產(chǎn)物炭粉和不凝氣供熱的設(shè)想,并通過轉(zhuǎn)化率對副產(chǎn)物產(chǎn)率影響的研究,得出自供熱條件下的最優(yōu)轉(zhuǎn)化率,為生物質(zhì)制油系統(tǒng)不依賴外部熱源而自身達到熱平衡的這種先進的設(shè)計提供了理論指導。
　　 針對本文提出的自供熱系統(tǒng)和僅用副產(chǎn)物炭粉和不凝氣為整個系統(tǒng)供熱的設(shè)想,根據(jù)燃燒理論對氣一固混合燃燒裝置進行了設(shè)計理論研究。另外,為了將燃燒后排放