竹子热解机理研究 毕业论文

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1、1前言1.1立体意义能源与环境是当今世界发展的两大主题。随着世界各国经济的发展和人类环保意识的加强，人们深刻地认识到石油、煤炭、天然气等化石能源的有限性和环境污染问题。据资料介绍，若按目前的技术水平和开采量计算，世界已探明的化石能源：煤炭资源尚可开采220年，石油40年，天然气60年[1]。世界上生物质资源数量庞大(据统计，世界每年生物质产量约1460亿t，其中农村每年的生物质产量就有300亿吨而生物质的利用却仅占世界能源消耗总量的14％(发达国家占3％，发展中国家占35％)。在世界各种能耗中，生物质能约占能源消耗总量的14

2、％，在不发达地区占60％以上。全世界约25亿人的生活能源的90％以上是生物质能。．有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的重要组成部分，到本世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的35~40％以上[2]。人类面临着经济增长和环境保护的双重压力，因而改变能源的生产方式和消费方式，用现代技术开发利用包括生物质在内的可再生资源，对于建立持续发展的能源系统，促进社会经济的发展和生态环境的改善具有重大的意义。从广泛意义上来说，一切可再生或循环的有机物都可称为生物质能源。生物质能源具有众多优点，一是生物

3、质能源分布十分广泛，远比石油丰富。生物质能源本质上是绿色植物通过光合作用转化储存下来的太阳能。而只要太阳能源源不断，生物质能源就永不枯竭。二是开发生物质能源，可以促进经济发展，提高就业机会，具有经济与社会的双重效益。生物质能源按一定比例混合致密成型加入少量固硫剂，就形成生物质型煤；生物质能源通过高压液化或气化可制成高热值生物油或气体，代替煤、石油、天然气的使用；生物质厌氧发酵或乙醇发酵产生以甲烷为主的可燃性气体；生物质还可通过化学转化法，经过直接或间接液化或酯化工艺提炼出可代替柴油的燃料等[3]。三是在贫瘠的土地上种植能源作

4、物可以改善土壤，改善生态环境，提高土地的利用程度。种植种类丰富的植物，不仅美化了环境，提高了土壤和空气的质量，缓和了温室效应，还能拯救频临灭绝的植物，拓展植物的多样性，创造巨大的经济价值。总之，生物质能的开发与利用越来越受到重视，它不仅可以缓解经济发展带来的能源短缺问题，还可以同环境协调发展。19过度消费化石燃料，过快、过早地消耗了这些有限的资源，释放大量的多余能量和碳素，打破了自然界的能量和碳平衡，是造成臭氧层破坏，全球气候变暖，酸雨等灾难性后果的直接因素。如果不发展出新的能源来取代化石常规能源在能源结构中的主导地位，在2

5、1世纪必将发生严重的、灾难性的能源和环境危机，是人类在下一世纪所面临的三大最可能发生的灾难之一。生物质是一种清洁能源，其含硫和含氮都较低，燃烧后SO*、NO*。和灰尘排放量比化石燃料小的多，以及二氧化碳的净排放量为零，这对减轻日益严重的大气烟尘、酸雨现象、温室效应必将有着非常重要的作用。因此，研究生物质能的热解机理，掌握生物质能源的利用技术，提高对生物质能源的利用效率至关重要。1.2国内外的研究现状1.2.1国内研究现状与欧美一些国家相比，亚洲及我国对生物质的研究起步较晚，尚处于起步阶段。目前，我国已成功研制利用菜籽油、大豆

6、油和其他农产品废弃物等为原料生产生物柴油的工艺，近几十年来，中国科学院广州能源研究所生物质能研究中心等单位做了一些这方面的工作。　　广州能源研究所生物质能研究中心，目前研究方向重点为生物质热化学转化过程的机理及热化学利用技术[4]。其研究内容为：(1)高能环境下的热解机理研究：等离子体热解气化、超临界热解等;(2)气化新工艺研究：高温气化、富氧气化、水蒸汽气化等;(3)气化技术系统集成及应用：新型气化装置、气化发电系统等;(4)生物质气化燃烧与直接燃烧：气化燃烧技术、热解燃烧技术、直接燃烧等。东北林业大学生物质能研究中心研究

7、方向：转锥式生物质闪速热解液化装置。经过一系列的调试、实验和改进后，现已经探索出了一些基本的设计规则和经验。现阶段设备制造已完成，即将进入实验阶段，为今后设备改进及技术推广打好坚实的基础。快速热解反应器最主要的特点是：非常高的加热及热传导速率；可以提供严格控制的反应中温；热解蒸汽得到迅速冷凝。在快速热裂解研究上，沈阳农业大学在联合国粮农组织(FTO)的协助下，从荷兰的BTG集团引入一套50kg/h旋转锥闪速热解装置[5]并进行了相关实验研究;上海理工大学、华东理工大学、浙江大学、中国科学院广州能源研究所、清华大学、哈尔滨工业

8、大学和山东理工大学等单位也开展了相关实验研究，目前正在开展深层技术和扩展应用的研究。在现在技术的支持下，用于商业运行的只有输运床和循环流化床系统[5]。19生物质热解技术已引起了国内主管部门的高度重视。中石油、中石化、中海油三大石油集团开始介入生物柴油的研发。国家林业局、发改委、环保局协调