喷动循环流化床快速热解技术

本书是关于生物质能源化技术及产物利用方面的专业性书籍。系统地介绍了生物质资源情况，并以落叶松为对象，进行了热解动力学研宄，设计了喷动循环流化床快速热解系统，测试了喷动循环流化床快速热解系统性能，并应用此系统对落叶松快速热解工艺进行优化，同时对其产物进行分析及利用。本书具有专业性强、系统化的特点，针对一个树种进行了系统研宄，为生物质快速热解技术的再开发、再研宄起到了抛砖引玉的作用。本书可供对生物质能源化感兴趣的专业人士阅读。

第1章绪论1
1.1木质生物质和落叶松资源3
1.1.1我国木质生物质资源3
1.1.2我国落叶松资源4
1.2林木生物质资源转化利用5
1.2.1基本概念5
1.2.2国外研究5
1.2.3国内研究6
1.2.4发展趋势7
1.3生物质快速热解研究及趋势8
1.3.1快速热解及其产物—生物油8
1.3.2生物质热解动力学模型9
1.3.3快速热解影响因素10
1.3.4生物质快速热解设备14
1.4生物油制备酚醛树脂研究16
1.5研究的目的和意义17
1.6主要研究内容18
第2章落叶松木材热解动力学20
2.1落叶松木材的工业组成、元素组成和化学组成20
2.1.1实验20
2.1.2结果与讨论21
2.2热解动力学理论22
2.2.1化学反应动力学22
2.2.2热解动力学22
2.3落叶松木材热重分析24
2.3.1实验24
2.3.2结果与讨论25
2.4落叶松木材热解动力学方程建立33
2.4.1热解动力学基本方程33
2.4.2建立热解动力学模型的基本思想34
2.4.3热解动力学机理函数的确定35
2.4.4热解动力学参数48
2.4.5落叶松木材热解动力学方程49
2.5落叶松木材热解动力学模型的优点53
2.6本章小结53
第3章喷动循环流化床快速热解系统55
3.1喷动循环流化床快速热解系统总体思路55
3.1.1喷动循环流化床反应器57
3.1.2进料系统61
3.1.3旋风烧蚀反应器（旋风分离器）61
3.1.4冷凝装置64
3.1.5加热系统65
3.1.6风机65
3.1.7控制及测试系统65
3.2喷动循环流化床快速热解系统特点67
3.3本章小结67
第4章喷动循环流化床快速热解系统性能69
4.1气固两相流理论69
4.1.1气固流化状态69
4.1.2鼓泡床常用的气固两相流动速度70
4.1.3临界流化速度测试方法71
4.2输料系统性能72
4.2.1实验原料与方法72
4.2.2实验结果与分析73
4.3喷动循环流化床反应器冷态流化特性73
4.3.1实验73
4.3.2实验结果及分析75
4.4喷动循环流化床反应器热态特性85
4.4.1喷动循环流化床反应器升温速率85
4.4.2升温过程对喷动循环流化床反应器内压力影响85
4.4.3热解过程中进料量对温度的影响86
4.4.4热解过程中流化气体流量对温度的影响86
4.5本章小结87
第5章喷动循环流化床落叶松树皮快速热解特性89
5.1热解工艺参数对热解产物产率的影响89
5.1.1热解产物产率计算方法89
5.1.2实验过程和方法90
5.1.3实验结果与分析92
5.2落叶松木材快速热解动力学模型的建立95
5.2.1快速热解动力学基本方程96
5.2.2落叶松树皮快速热解基本方程的求解96
5.2.3落叶松树皮快速热解模型的验证98
5.3落叶松木材快速热解机理99
5.4本章小结100
第6章落叶松木材快速热解工艺优化101
6.1实验方法和过程101
6.1.1实验原料和实验过程101
6.1.2正交实验设计102
6.2实验结果与分析103
6.2.1工艺参数对生物油产率、酚类物质含量及胶合强度的影响103
6.2.2工艺参数对炭堆积密度的影响107
6.2.3工艺参数优化108
6.3物料混合比、含水率对热解产物产率的影响110
6.3.1物料混合比对热解产物产率的影响110
6.3.2含水率对落叶松树皮热解产物产率的影响111
6.4经济效益分析113
6.4.1生物油生产成本分析113
6.4.2预期效益分析115
6.5本章小结117
第7章落叶松木材快速热解产物118
7.1实验材料和仪器设备118
7.1.1实验材料118
7.1.2仪器设备119
7.2落叶松快速热解生物油分析121
7.2.1生物油分析121
7.2.216个工况下生物油酚类物质相对含量的GC-MS分析122
7.2.3优化工艺下不同原料快速热解生物油成分对比分析125
7.2.4优化工艺下不同含水率树皮快速热解生物油成分对比分析132
7.3优化工艺下落叶松快速热解气体和不凝气体TCT分析136
7.4落叶松木材快速热解产物炭的物性分析139
7.4.1热解炭场发射扫描电镜分析140
7.4.2热解炭X射线衍射分析141
7.5本章小结142
第8章结论与展望143
8.1结论143
8.1.1落叶松木材热重分析及动力学研究143
8.1.2喷动循环流化床快速热解系统的研制及性能研究144
8.1.3喷动循环流化床落叶松树皮快速热解特性研究144
8.1.4落叶松木材快速热解工艺的研究145
8.1.5落叶松木材快速热解产物分析145
8.2主要创新点146
8.3建议和展望147
参考文献149
附录159
附录1落叶松树皮不同升温速率不同模型动力学参数159
附录2Popescu法计算的各种动力学函数在520～700K内不同温度段的相关系数161
附录3粒径为0.45～0.9mm，静床层高为50mm，沙子流化床层表面状态165
附录4粒径为0.45～0.9mm，静床层高为100mm，沙子流化床层表面状态165
附录5粒径为0.45～0.9mm，静床层高为150mm，沙子流化床层表面状态166
附录6粒径为0.3～0.45mm，静床层高为50mm，沙子流化床层表面状态166
附录7粒径为0.3～0.45mm，静床层高为100mm，沙子流化床层表面状态167
附录8粒径为0.3～0.45mm，静床层高为150mm，沙子流化床层表面状态168
附录9粒径为0.2～0.3mm，静床层高为50mm，沙子流化床层表面状态168
附录10粒径为0.2～0.3mm，静床层高为100mm，沙子流化床层表面状态169
附录11粒径为0.2～0.3mm，静床层高为150mm，沙子流化床层表面状态169
索引171