生物质的特性分析及其热裂解产物的研究

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1、上海交通大学硕士学位论文生物质的特性分析及其热裂解产物的研究硕士研究生：黄历学号：1121509006导师：刘荣厚教授申请学位：理学硕士学科：生态学所在单位：农业与生物学院答辩日期：2014年12月授予学位单位：上海交通大学万方数据DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterRESEARCHONPROPERTIESANDPYROLYSISPRODUCTSOFTYPICALAGRICULTURALBIOMASSCandidate：LiHuangStudentID:1121509006Su

2、pervisor：Prof.RonghouLiuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：EcologyAffiliation：SchoolofAgricultureandBiologyDateofDefence：December,2014Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity万方数据上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《生物质的特性分析及其热裂解产物的研究》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经

3、注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日万方数据上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密。学位

4、论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据项目资助公益性行业(农业)科研专项——农业生物质特性及其共享平台技术研究—华东区农业生物质特性研究（201003063-09）；国家科技支撑计划——生物质热裂解制取生物燃油成套化设备研制与千吨级示范”课题（2011BAD22B07）万方数据上海交通大学硕士论文生物质的特性分析及其热裂解产物的研究摘要随着石油、煤炭、天然气等化石燃料的逐渐减少以及化石燃料的使用对人类生存环境造成的严重污染，以农、林生物质等可再生资源为原料获得生物质能源已成为一种新的发展趋势。掌握生物质原料的基础特性及其对生物质转化过程的影响是生物质能源研

5、究的基础。本研究对不同农业生物质样品进行了堆积密度、热特性、工业分析、元素分析、热值和化学组成的测试与结果分析；根据生物质特性研究积累的数据，运用神经网络的方法开展了基于工业分析数据预测生物质主要元素含量的研究；以生物质化学组成为基础建立了生物质热裂解产物分布和产率预测模型；最后，对国内外生物质热裂解产物生物油的毒理学和环境毒理学的研究进行了综述，并开展了以探索生物油对水域生态环境安全性为目的的生物油环境毒理学实验研究。研究结果可对生物质资源的能源化利用以及转化设备的设计和开发提供基础理论依据，也为转化产物尤其是热裂解转化产物的环境安全性研究开辟了道路。采集了上海市、安徽省和江

6、西省的水稻秸秆、油菜秸秆、棉花秸秆和玉米秸秆4种生物质共88个样品，并对其进行了特性分析，其中I万方数据上海交通大学硕士论文物理特性包括堆积密度和热特性；工业分析包括水分、灰分、挥发分和固定碳；元素分析主要测试C、H、N、S、O及矿物质元素P、K、Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn的含量；化学组成主要测试纤维素、半纤维素和木质素含量。研究结果表明，经烘干、粉碎、过40目筛后的不同品种生物质样品，其堆积密度差异较大，木本科植物秸秆（棉花秸秆）与禾本科植物秸秆（水稻、油菜、玉米秸秆）差别明显。水稻秸秆、油菜秸秆、棉花秸秆和玉米秸秆的比热容都较小，均为不良热导体，为了提高传热效率，热

7、裂解过程中常常用砂子作为热载体。4种生物质中油菜秸秆的含水量最高，达（6.56%±1.49%），可能与风干后的油菜秸秆茎中组织絮状化易吸附水分有关；4种生物质灰分差异较大，K含量都很高，对生物质的燃烧和热裂解转化影响较大。4种生物质O含量较高（大于50%），使得热裂解转化产物中挥发物的O含量较高。化学组成结果中纤维素含量的范围分别为27%~59%、20%~42%、21%~41%和23%~53%，半纤维素含量的范围分别为15%~28%、11%~26%、9%~28%和15%~28%，木质素含量的