流化床系统参数对生物油产率的影响.pdf

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1、第27卷第5期2922011年5月农业工程学报TransactionsoftlleCSAE、，01．27No．5May．201l流化床系统参数对生物油产率的影响张春梅1，赵凤芹1※，刘庆玉1，易维明2，孙清1(I．沈阳农业大学I程学院，沈阳110086：2．山东理工大学清洁能源工程技术研究中心，淄博255012)摘要：为了进一步探明流化床系统参数对生物质热裂解产物生物油产率的影响规律而进行了热裂解液化试验。该研究以玉米秸秆为原料，采用山东理工大学研制的以氩气等离子体作为主热源的生物质快速热裂解液化流化床试验装置，以输入功率、氩气流量、压差和进料率为试验

2、因子，生物油产率为试验指标，采用二次正交旋转组合的方法进行试验。并对试验结果利用Rada软件分析得出热裂解生物油产率的二次回归方程及该试验条件下生物油得最大产率的参数组合，即当输入功率为38．5kw，氩气流量为2．0m3／h，压差为200mm，进料率为O．87kg／h时，最高生物油产率为58．45％。在试验条件下，可得压差和进料率是影响生物油产率的主要因素，而输入功率和氩气流量对其产率的影响相对较弱。关键词：农业废弃物，生物油，流化床，热裂解，玉米秸秆doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2011．05．052中图分类号：TK6文献

3、标志码：A文章编号：1002—6819(2011)一05-0292-06张春梅，赵凤芹，刘庆玉，等．流化床系统参数对生物油产率的影响[J]．农业工程学报，2011，27(5)：292--297．ZhangChunmei，ZhaoFengqin，LiuQingyu,cta1．Influenceofoperatingparametersoffluidizcdbedonbio-oilyields[J]．TransactionsoftheCSAE，2011，27(5)：292--297．(inChinesewithEnglishabstract)0引言1材料和

4、方法未来中国将进入快速工业化阶段，油气等优质能源供求矛盾将更趋突出。与中国能源需求量相比，中国陆上油气资源可采储量远远不足，资源探明率还不到30％t11。而且化石燃料的长期使用，对环境造成严重的负面影响，如温室效应、全球气温变暖、生态平衡的破坏及酸雨等自然灾害。因此，开发可替代化石燃料的环境友好型可再生能源迫在眉睫。中国生物质资源丰富，主要是农业废弃物、森林和林产品剩余物及城市生活垃圾等。农业废弃物资源分布广泛，农业秸秆年产量超过7×108t，其中可作为能源用途的秸秆约3．5×108t，可折合1．8×108t标准煤【21。然而，全国每年农作物废弃物大部

5、分在田间直接燃烧，不仅造成资源浪费，也污染了环境。以生物质为原料通过热裂解液化技术制取生物油的技术引起了广泛的研究。本研究以玉米秸秆为原料在氩气等离子体加热条件下进行热裂解液化试验，考察输入功率、进料速率、氩气流量和反应器内压差4个因素对热裂解3种产物(生物油、固体炭和不可冷凝气体)产率的影响，确定4个因素对产物产率分配的影响规律，从而确定等离子体加热生物质热裂解最佳生物油产率的参数组合，以期为生物油工业化生产提供理论基础。收稿日期：2010-08．17修订日期：2011．04_2l作者简介：张春梅(1977一)，女．汉族。吉林蛟河人，博士。主要从事生

6、物质热化学转换技术的研究。沈阳沈阳农业大学工程学院，110086。Email：zchunmei一1977@126．锄通信作者：赵凤芹(1966一)，女，汉族，辽宁凌源人，教授，博士，主要从事机械设计制造计算机辅助设计方面的教学和研究工作。沈阳沈阳农业大学工程学院，110086。Email：fqinzhao@163．锄1．1试验材料及设备1．1．1玉米秸秆试验原料为玉米秸秆。玉米秸秆经粉碎，筛分，并在干燥箱中(105±5)℃干燥后，其含水率低于10％，选取粒径低于O．65mm的原料备用。1．1．2石英砂试验中采用石英砂为流化介质和惰性热载体，砂子粒径为0

7、．20～0．45ml'll。1．1．3氩气采用氩气等离子体作为流化气体和加热热源。1．1．4设备本试验采用山东理工大学自行研制的以氩气等离子体作为主热源【3训，同时配合热电阻丝保温的生物质快速热裂解液化流化床试验装置。在反应管两端装有内径10nlrn的压差测量管连结的U型压力计。在流化床有效流化范围之内测床层压力差，观察流化床内石英砂的流化情况，保证良好的流化效果【51。1．2试验方法1．2．1试验过程试验流程如图1所示。接通电源对整个流化床系统预热。当温控点处的温度达到设定值后，通入等离子体继续加热流化床，通过调整氩气流量和等离子电流来控制等离子体热

8、量，确保反应区内温度达到试验设定值保持恒定。接通螺旋喂料电机，玉米秸秆在螺旋喂料器的带动下送入