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黏土影响水稻秸秆热裂解产生物气研究(附件)【字数:10747】

2024-01-25 14:56编辑: www.51jrft.com51今日论文网
人类的生活和生产离不开对能源的依赖。运用热裂解技术对生物质加工,可以得到生物油、生物气、木炭。催化剂的选择对生物质热裂解产物分布有着重要影响。黏土作为重要的催化剂,在热裂解产生物气的研究中,有着巨大的研究价值和空间。当实验研究的温度范围选择为600℃-850℃(梯度为50℃)时,水稻秸秆热裂解产生物气研究分析可得,当温度为700℃,添加1.5%的黏土量,产气量最多,催化促进效果最好。收集一定量的生物气,进行气相色谱分析,得到水稻秸秆热裂解产生的气体中主要有四种气体,分别是甲烷、乙烯、丙烷、丙烯。在黏土的五种组成成分中,氧化铁起着主要的促进作用,氧化铝、二氧化硅、氧化镁的促进效果不明显,而氧化钙具有一定的抑制效果。毕业设计说明书(论文)外文
目 录
1 引言 1
1.1 生物质能的优点与开发 1
1.1.1 生物质能的定义 2
1.1.2 生物质能的优点 2
1.1.3 生物质能的开发空间 2
1.2 生物质热解技术 3
1.2.1 生物质热解 3
1.2.2 生物质热裂解产气研究进展 3
1.3 选择黏土的原因 3
1.4 生物质热裂解生产生物气的操作步骤 3
1.5 生物质热解研究内容与意义 4
1.6 研究内容与方法 4
2 实验材料与仪器操作步骤 5
2.1 实验材料 5
2.1.1 生物质材料 5
2.1.2 实验仪器 5
2.2 实验步骤 5
2.2.1 原料的处理 5
2.2.2 气化流化床的操作步骤 5
2.2.3 温度对热裂解产生物气的影响 6
2.2.4 不同黏土量对热裂解产生物气的影响 6
2.2.5 气相色谱分析 7
3 实验数据处理 7
3.1 不同温度对热裂解产生物气的影响 12
3.2 不同黏土添加量对热裂解产生物气的影响 16
3.3 不同盐分对热裂解产生物气的影响 19
结论 24
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谢 25
参考文献 26
1 引言
在工业革命后的近两百年里,人类越来越意识到能源是社会生活和生产的基础,国家想要屹立于世界民族之林,必须要重视能源的战略意义,不管是一战,还是后来的伊拉克战争,都是为了能源而战[1]。开发传统的三大化石能源:石油,天然气,煤,或是进口储备能源都不是长久之计。一是因为传统能源是有限的,终将有一天会开采殆尽,二是因为进口储备终将受制于人,也是无济于事。开发新能源,找到可以替代的能源进而脱离对传统能源的依赖才是长久之计,三大新能源中,太阳能,风能已经在发电方面取得了非常大的市场规模和环境效益。但是其局限性也不可阻止地限制了其发展,从能源形成的角度而言,只有生物质能在理论意义上可以取代传统能源[2],并且可大规模生产运用,成为真正意义上的新能源。近些年来,随着国家政策对生物质能开发的重视与扶持,以及生物质技术的不断改进,相信可以不断攻克一个个难题,促进生物质能的开发,促进热裂解技术的发展。
生物质能是一种与人们生活息息相关的能源,它排在三大化石能源后面。生物质能的最大优势就是产量丰富且可再生,价格低廉,可循环利用,而且对环境无污染,是理想的清洁能源。随着生物质热化学转化技术的不断创新与发展,比如热裂解,利用农林废弃物,农作物的秸秆,产生物油、生物气,虽然其热值还远不及汽油,可是相信在不久的未来可以成为石油的替代品[3]。由于生物质能的优势明显,以及具有巨大的潜在价值,各国政府非常重视并大力投放资金促进其研究的进度,相信将会有巨大的突破[4]。
生物质热解技术是生物质能利用技术之一。将生物质置于无氧或缺氧的条件下加热发生热解后产生固体、液体、气体产物的过程被称为生物质热裂解[5]。生物质热裂解要经过脱水、主要热裂解、碳化这三个阶段,然后在此基础上才能进行生物质能的开发[6]。
生物质热裂解会有三相产物:生物油、生物气、木炭。在无氧的条件下,进行高温加热主要产物是生物油,同时也会有少量的生物气;在充氧的条件下,温度高于700℃时,生物质热裂解主要产生物气。本次实验选择的氧气条件和温度范围是充氧条件下600℃到850℃。
1.1 生物质能的优点与开发
1.1.1 生物质能的定义
生物质能的定义是生物体在吸收太阳能后通过光合作用将太阳能转化成化学能并储存在体中的能源[7]。传统的化石能源的一部分就是生物质能经过数以亿年的复杂反应而形成的,所以,从形成的属性而言,生物质能是新能源中唯一能大规模取代化石能源的能源,开发的价值非常大,开发出来的经济效益也是巨大的。中国理论生物质能资源50亿吨左右,农业生物资源38亿吨/年,畜禽粪便10亿吨/年,林业生物资源9亿吨/年[8]。可是利用率和利用效率非常低,只有百分之十几,中国是个农业大国,呈现北方小麦南方水稻的局面,可是每年每季度的水稻小麦秸秆产量巨大,在生物质中非常具有代表性。本次实验就以水稻秸秆为实验材料。
1.1.2 生物质能的优点
分布十分广泛,比石油还要丰富,而且还可以不断地再生[9]。
从生物质资源中提取或转化得到的能源载体更具有市场竞争力。适于内燃机使用,相比于石油,生产成本大大降低[10]。
开发生物质能资源,一方面可以促进经济发展,提高就业机会;另一方面可以促进环境的改善,优化生活环境。
在贫瘠的或被侵蚀的土壤上种植能源作物可以改善土壤,改善生态环境,提高土地的利用程度[11]。
1.1.3 生物质能的开发空间
生物质能作为仅次于三大传统能源的第四大能源,也是一种新能源,开发空间无限。我国对于生物质能的开发是落后于国外的,但是呈现后来居上的趋势[12],然而依然需要国家政府的大力支持和科学研究学者们的不懈努力。当前的主要问题有,生物质的种类繁多,需要大量研究,耗时耗力;我国的农田分布散,机械化和规模化太小,以至于大规模原料的收集很困难;再者传统的三大能源在我国的市场占比太大,生物质能的开发技术还不成熟,所以缺乏一定的竞争优势。从最新的国家规划来看,国家越来越重视对生物质能的开发与研究,大力扶植与资金投入。相信有了足够的政府支持和国家规划,生物质能取代传统能源只是时间问题。因此,生物质能的开发空间非常大。

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