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基于热载体供热的生物质热转化特性研究

基于热载体供热的生物质热转化特性研究

作者：王赵鹤宁夏大学

学位级别：硕士

生物质是一种理想的“碳零排放”能源,清洁高效利用生物质是实现双碳目标、缓解能源供应和促进可持续发展的重要措施。生物质气化是一种将固体生物质转化为合成气的技术,传统气化过程需要自热燃烧提供反应所需的热量,降低了资源的利用... 详细信息

生物质是一种理想的“碳零排放”能源,清洁高效利用生物质是实现双碳目标、缓解能源供应和促进可持续发展的重要措施。生物质气化是一种将固体生物质转化为合成气的技术,传统气化过程需要自热燃烧提供反应所需的热量,降低了资源的利用效率。因此,传统气化的热量来源的方式逐渐被新型气化技术所替代,新型气化技术采用了更加环保、高效的方式来获得热量,实现了能源的综合利用。其中利用热载体实现生物质气化具有较好的发展前景。本文基于热载体供热,对生物质的反应特性进行了研究,为光热耦合生物质气化设备的设计与改进提供了相关的理论依据。内容如下:(1)使用高温热台显微镜,探究了升温过程中热载体对生物质形态变化及投影面积收缩率影响;分析了不同热载体温度下生物质的气化反应特性,并与传统气化进行了对比。结果表明,升温过程中,由于纤维素达到高弹态,导致投影面积增大,最大达到21.99%,随后挥发分大量释放使投影面积减小,面积收缩率增大。在热载体供热下,生物质气化呈现出两种模式:气化-热解联合模式和常规气化模式。在热载体温度为600～700℃时呈现气化-热解联合模式,由于木质素热解和焦气化同时发生,木质素热解气体逸出降低了孔隙中气化剂浓度,气化反应速率减小。750℃～850℃面积收缩率趋势与生物质常规气化趋势相同,最大面积收缩率达到72%,不同之处在于生物质在载热体上没有剩余难以反应的碳。(2)利用高速摄像系统结合可视化滴管炉捕捉不同热载体温度、不同氧气浓度下生物质的反应过程。在生物质气化反应特性研究中,应用灰度值变化划分挥发分释放和焦反应阶段界限。受床层阻力影响,热载体床层中生物质所处的位置和温度对生物质气化影响显著,生物质在床层空穴中挥发分释放时间占总气化时间较短。生物质燃烧过程中未发现明显挥发分火焰,这与氧气浓度、气固接触和炉内气流等因素有关。热载体温度和氧气浓度对火焰面积和火焰亮度具有显著影响,其储热性能使得生物质燃烧火焰亮度比较稳定。(3)利用高光谱成像系统结合可视化滴管炉研究了生物质反应过程中Na*、K*释放特性。结果表明,氧浓度影响生物质反应行为,低氧浓度下不发生挥发分燃烧,高氧浓度下少量挥发分燃烧。此时碱金属辐射强度在时间轴上的曲线呈现双峰,分别对应挥发分反应末期和焦反应前期。生物质燃尽时间随热载体温度提高而缩短,碱金属辐射强度峰值随热载体温度升高而提高,且具有高度拟合关系。

关键词：生物质热载体形态变化反应特性碱金属释放

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生物质制燃油用热载体加热设备的研究

太阳能学报 2009年第11期30卷 1577-1581页

作者：张恩惠王述洋东北林业大学生物质能技术工程中心哈尔滨150040

通过整合直接加热技术与间接加热技术,研制一种高速高效的加热设备,为使用固体热载体低成本、大规模生产生物燃油提供设备及技术支持。

关键词：热载体生物燃油复合加热设备

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粉煤热载体干馏热力学模型及过程参数调控

中国矿业大学学报 2011年第6期40卷 954-958页

作者：周国莉武建军曹坤肖伟赵红涛李慧荣王伟蔡志丹商玉坤中国矿业大学化工学院江苏徐州221116

为了优化粉煤热载体干馏过程参数,通过粉煤热载体干馏热力学模型的建立,探寻粉煤干馏的主要影响因素,采用热重分析确定粉煤的热解温度区间.研究了粉煤粒径、热载体温度、干馏温度和干馏时间对干馏产物半焦挥发分的影响.结果表明:粉煤粒... 详细信息

为了优化粉煤热载体干馏过程参数,通过粉煤热载体干馏热力学模型的建立,探寻粉煤干馏的主要影响因素,采用热重分析确定粉煤的热解温度区间.研究了粉煤粒径、热载体温度、干馏温度和干馏时间对干馏产物半焦挥发分的影响.结果表明:粉煤粒径和热载体温度对产物挥发分影响甚微,干馏温度和干馏时间对产物挥发分影响显著;产品挥发分基本随着干馏时间的延长而降低,随着干馏温度的升高,产品挥发分迅速降低.

关键词：粉煤热载体干馏热力学模型

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生物质颗粒热载体流化床热解模型

太阳能学报 2008年第7期29卷 905-909页

作者：刘晓峰田文栋中国科学院工程热物理研究所北京100080 中国科学院研究生院北京100080

应用热解的分布活化能模型,考虑生物质热解的吸热效应,对生物质颗粒在热载体流化床中的热解过程进行了数值计算,计算结果表明:由于导热热阻的存在,生物质颗粒内部存在一定的温度分布,开始时表面和中心温差较大,随着时间的推移,颗粒内部... 详细信息

应用热解的分布活化能模型,考虑生物质热解的吸热效应,对生物质颗粒在热载体流化床中的热解过程进行了数值计算,计算结果表明:由于导热热阻的存在,生物质颗粒内部存在一定的温度分布,开始时表面和中心温差较大,随着时间的推移,颗粒内部逐渐趋于等温;生物质颗粒的热解时间随粒径的增大而增加;在0.5～2.0m/s的气速计算范围内,生物质颗粒的热解时间随操作气速的升高而缩短,随床温的升高而减小;热解吸热效应对生物质颗粒挥发份释放过程影响很大,在计算的时候不能予以忽略。

关键词：热解热载体分布活化能流化床

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热载体闭式循环采油工艺

石油钻采工艺 1990年第2期12卷 83-88页

作者：梁金国任瑛王弥康石油大学热工教研室石油大学

热载体闭式循环采油工艺在高含蜡、高凝固点油田开发中已得到广泛应用。理论分析与实践证明,采用热载体循环井筒加热措施能提高井筒中产液的温度水平,改善产液的流动性。本文就在φ139mm套管生产井中采用空心抽油杆的热载体闭式循环系... 详细信息

热载体闭式循环采油工艺在高含蜡、高凝固点油田开发中已得到广泛应用。理论分析与实践证明,采用热载体循环井筒加热措施能提高井筒中产液的温度水平,改善产液的流动性。本文就在φ139mm套管生产井中采用空心抽油杆的热载体闭式循环系统作了理论分析,研究了主要循环参数(循环深度、循环介质种类和循环量)对产液工况的影响。指出,循环介质(载体)以油为佳,在满足加热效果的前提下,应尽量减小循环深度,以减轻抽油系统负载和减少能源消耗。

关键词：热载体闭式循环采油抽油杆

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热载体再生时碳和氢燃烧动力学的同时测定

石油大学学报（自然科学版） 1993年第2期17卷 69-75页

作者：罗雄麟涂永善林世雄石油大学炼制系

提出了同时测定热载体再生时碳和氢燃烧动力学的实验方法并建立了实验装置.用外推法处理实验数据.得到了热载体再生动力学方程.结果表明.热载体与CRC—1裂化催化剂再生动力学方程在形式上是一致的.只是动力学常数有些差别.该方法及实验... 详细信息

提出了同时测定热载体再生时碳和氢燃烧动力学的实验方法并建立了实验装置.用外推法处理实验数据.得到了热载体再生动力学方程.结果表明.热载体与CRC—1裂化催化剂再生动力学方程在形式上是一致的.只是动力学常数有些差别.该方法及实验装置同样适用于裂化催化剂再生动力学的研究.

关键词：催化裂化渣油热载体燃烧动力学

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高凝原油同心管热载体采油集输工艺

石油钻采工艺 1989年第4期11卷 91-93,58页

作者：孙连科大港石油管理局设计院

本文介绍的同心管热载体采油管柱在7″(外径178mm)套管内下入4″(内径100.3mm)和2 1/2″(内径62mm)油管热载体从两油管的环形空间运行,从4″ 7″油套环形空间返出,以换热方式加热2 1/2″油管内的原油。原油热载体的循环量为4-5m^3/d,进... 详细信息

本文介绍的同心管热载体采油管柱在7″(外径178mm)套管内下入4″(内径100.3mm)和2 1/2″(内径62mm)油管热载体从两油管的环形空间运行,从4″ 7″油套环形空间返出,以换热方式加热2 1/2″油管内的原油。原油热载体的循环量为4-5m^3/d,进口温度为90℃左右,返出温度为60℃左右,井口温度由试验前的25℃上升到68℃,油井产量由试验前的13t/d上升到17t/d左右,抽油机负荷由6.8t下降到5.07t。以枣园油田单井平均为例,年获纯经济效益达16.

关键词：高凝原油同心管热载体采油集输

固定床中煤与热载体颗粒混和热解规律的试验研究

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浙江大学学报（自然科学版） 1997年第3期31卷 352-360页

作者：胡国新方梦祥李绚天骆仲泱岑可法倪明江沈珞婵浙江大学热能工程研究所

本文对大同烟煤在热载体固定床（移动床）中的混和传热干馏规律进行了试验研究，获得一系列挥发份气体析出特性曲线和颗粒混和热解的总体传热系数．对煤粒径、热载体粒径及初始温度对混和传热干馏规律的影响进行了分析和讨论．本文所获... 详细信息

本文对大同烟煤在热载体固定床（移动床）中的混和传热干馏规律进行了试验研究，获得一系列挥发份气体析出特性曲线和颗粒混和热解的总体传热系数．对煤粒径、热载体粒径及初始温度对混和传热干馏规律的影响进行了分析和讨论．本文所获得的试验结果可供热、电、气三联产成套装置中热载体固定床（移动床）干馏造气炉的工业设计参考使用．

关键词：热载体热解传热固定床煤混和热解

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煤和油页岩的循环流化床固体热载体转化工艺

煤炭加工与综合利用 1992年第2期 20-23页

作者：曾福吾茂名石油工业公司油页岩矿业公司

我们从研究油页岩的低温干馏出发,考虑到煤的综合利用问题,根据多年经验,并总结了国内外在这方面的研究成果,运用“单体构成系统”的方法,把一些成熟和先进的单体技术进行优化组合,构成为一个系统,称为煤和油页岩的循环流化床固体热载... 详细信息

我们从研究油页岩的低温干馏出发,考虑到煤的综合利用问题,根据多年经验,并总结了国内外在这方面的研究成果,运用“单体构成系统”的方法,把一些成熟和先进的单体技术进行优化组合,构成为一个系统,称为煤和油页岩的循环流化床固体热载体转化工艺。该工艺是实现煤炭综合利用。

关键词：煤油页岩循环流化床热载体