一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法技术

本发明专利技术公开了一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法，将生物质分别进行有氧烘焙和无氧烘焙，得到第一固体产物和第二固体产物，并计算获得第一烘焙质量得率和第二烘焙质量得率，将第一固体产物和第二固体产物放入慢速热解装置进行慢速热解，得到固定碳含量，将第一固体产物和第二固体产物放入快速热解装置进行快速热解，得到快速热解焦样品，称量得到快速热解焦质量，进一步得到相对焦产率和绝对焦产率；分别以第一烘焙质量得率和第二烘焙质量得率为自变量，以固定碳含量为因变量，得到慢速热解下的预测模型，分别以第一烘焙质量得率和第二烘焙质量得率为自变量，以相对焦产率和绝对焦产率为因变量，得到快速热解下的预测模型，从而预测焦产率。

【技术实现步骤摘要】
一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法
本专利技术涉及，尤其涉及一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法。
技术介绍
传统烘焙(无氧烘焙)通常是在200℃至300℃的常压惰性气氛条件下的一种温和热解技术，能够将生物质原料中的水分、轻质挥发分脱除，得到含水量低、能量密度高、可磨性较好的燃料。相较于无氧环境，以锅炉烟气作为烘焙气氛既能提高烘焙过程的经济性，又不会显著降低生物质的燃料品质(可磨性、疏水性、热值相较于无氧烘焙不会有太大改变)，因此在工业上具有规模化应用的潜力。受过量空气系数的影响，锅炉烟气中氧浓度通常在1-13％之间变化，因此也称为有氧烘焙。已有的研究表明，无氧烘焙能够显著促进生物质化学键间的交联焦化，从而提升后续热解焦的产率，也有极少量的文献表明，烘焙中氧气的存在也能够显著提高后续热解焦的焦产率。无论是无氧还是有氧烘焙，都能显著提高生物质燃料的品质，因而正逐渐推广并且应用在生物质燃烧、气化的前处理过程。然而，烘焙在提高了热解焦产率的同时，也延长了生物质转化时间、降低其转化效率，所以如何采用简易的方法预测烘焙生物质热解焦产率，一方面作为烘焙处理过程优化的指标，另一方面作为调整锅炉和气化反应器工况的参考，在工业应用中极为重要。另外，烘焙后得到的热解焦经由活性化处理后可以获得比表面积较大的活性炭，可用于土壤改良，污水处理等场合。对焦产率的预测，有助于准备适量的焦炭，作为制备活性炭的原料，甚至可以直接预估特定工艺下的活性炭产率。迄今为止的国内外研究中，仅有适用于预测煤炭热解焦产率的方法，且方法所需参数多，模型复杂；但是缺乏预测生物质焦产率的方法。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本申请实施例的目的是提供一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法。本申请实施例提供了一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法，包括：将生物质进行有氧烘焙，得到第一固体产物，将生物质进行无氧烘焙，得到第二固体产物，定义烘焙质量得率＝烘焙后固体产物质量/原料质量，根据所述烘焙质量得率的计算公式可分别获得有氧烘焙时的第一烘焙质量得率和无氧烘焙时的第二烘焙质量得率；将所述第一固体产物和所述第二固体产物放入慢速热解装置进行慢速热解实验，得到无水无灰基条件下的固定碳含量FCdaf；将所述第一固体产物和所述第二固体产物放入快速热解装置进行快速热解实验，得到快速热解焦样品，称量所述快速热解焦样品，得到快速热解焦质量，定义相对焦产率＝焦质量/烘焙后固体产物的质量，绝对焦产率＝相对焦产率×烘焙质量得率×100％，可得到快速热解装置中的相对焦产率和绝对焦产率；分别以所述第一烘焙质量得率和所述第二烘焙质量得率为自变量，以所述固定碳含量为因变量，分别建立慢速热解下生物质在有氧烘焙和无氧烘焙后焦产率的预测模型，并且结合所述第一烘焙质量得率和所述第二烘焙质量得率，建立慢速热解下生物质在常压低氧气氛烘焙后的焦产率的预测模型；分别以所述第一烘焙质量得率和所述第二烘焙质量得率为自变量，以所述相对焦产率和绝对焦产率为因变量，分别建立快速热解下生物质在有氧烘焙和无氧烘焙后焦产率的预测模型，并且结合所述第一烘焙质量得率和所述第二烘焙质量得率，建立快速热解生物质在常压低氧气氛烘焙后的焦产率的预测模型。进一步地改进，所述慢速热解装置为热重分析仪。进一步地改进，所述快速热解装置为悬浮燃烧器。进一步地改进，所述生物质为硬木。进一步地改进，所述第一固体产物有9种，相应地可以获得9个固体的第一烘焙质量得率，第一固体产物经快速热解实验或慢速热解实验后可以获得九种焦，相应地可获得9个固定碳含量FCdaf、9个相对焦产率和9个绝对焦产率；所述第二固体产物有5种，相应地可以获得5个固体的第二烘焙质量得率，第一固体产物经快速热解实验或慢速热解实验后可以获得五种焦，相应地可获得5个固定碳含量FCdaf、5个相对焦产率和5个绝对焦产率。进一步地改进，所述得到无水无灰基条件下的固定碳含量，具体步骤为：根据慢速解热实验中的第一固体产物和第二固体产物的质量随时间的数据变化关系，可以获得收到基条件下第一固体产物和第二固体产物中的水分(Mad)、挥发分(VMad)和灰分含量(Ashad)，即慢速热解焦产率FCad％＝100(％)-Mad(％)-VMad(％)-Ashad(％)；进而可得到所述固定碳含量FCdaf，即FCdaf＝FCad/(100-Mad-Ashad)×100。进一步地改进，慢速热解条件下的预测模型包括：将有氧烘焙时得到的九种第一固体产物的九个第一烘焙质量得率以及相对应的九个固定碳含量进行拟合，得到有氧烘焙后焦产率的预测模型为慢速热解焦产率(daf,％)＝-0.61×第一烘焙质量得率+68；R2＝0.91(9)将无氧烘焙时得到的五种第一固体产物的五个第二烘焙质量得率以及相对应的五个固定碳含量进行拟合，得到无氧烘焙后焦产率的预测模型为慢速热解焦产率(daf,％)＝-0.31×第二烘焙质量得率+47.2；R2＝0.89(8)并且生物质在常压低氧气氛烘焙后的焦产率的预测模型为慢速热解焦产率(daf,％)＝-0.48×烘焙质量得率+59.6；R2＝0.8(7)进一步地改进，快速热解条件下焦产率的预测模型如下：将有氧烘焙时得到的九种第一固体产物的九个第一烘焙质量得率以及相对应的九个相对焦产率进行拟合，得到有氧烘焙后相对焦产率的预测模型为快速热解焦的相对产率＝-0.33×第一烘焙质量得率+41.6；R2＝0.78(5)将有氧烘焙时得到的九种第一固体产物的九个第一烘焙质量得率以及相对应的九个绝对焦产率进行拟合，得到有氧烘焙后绝对焦产率的预测模型为快速热解焦的绝对产率＝-0.14×第一烘焙质量得率+23.0；R2＝0.83(6)将无氧烘焙时得到的五种第一固体产物的五个第二烘焙质量得率以及相对应五个相对焦产率进行拟合，得到无氧烘焙后对焦产率的预测模型为快速热解焦的相对产率＝-0.37×第二烘焙质量得率+45.3；R2＝0.95(3)将无氧烘焙时得到的五种第一固体产物的五个第二烘焙质量得率以及相对应五个绝对焦产率进行拟合，得到无氧烘焙后绝对焦产率的预测模型为快速热解焦的绝对产率＝-0.14×第二烘焙质量得率+22.7；R2＝0.96(4)并且可以分别得到在常压低氧气氛烘焙后的相对焦产率预测模型和绝对焦产率预测模型：快速热解焦的相对产率＝-0.34×烘焙质量得率+41.9；R2＝0.81(1)快速热解焦的绝对产率＝-0.14×烘焙质量得率+22.7；R2＝0.85(2)与现有技术相比，本专利技术能够实现的有益效果至少如下：根据得到的烘焙质量得率，可以预测出生物质锅炉中的快速热解焦产率，从而为选择生物质锅炉燃烧条件提供依据，以及提高生物质燃尽率。同时，烘焙质量得率亦用于预测固定床中的慢速热解焦产率，从而便于准备足量的生物质焦，用以制备活性炭，或者为直接预测活性炭产率提供参考。附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法，其特征在于，包括：/n将生物质进行有氧烘焙，得到第一固体产物，将生物质进行无氧烘焙，得到第二固体产物，定义烘焙质量得率＝烘焙后固体产物质量/原料质量，根据所述烘焙质量得率的计算公式可分别获得有氧烘焙时的第一烘焙质量得率和无氧烘焙时的第二烘焙质量得率；/n将所述第一固体产物和所述第二固体产物放入慢速热解装置进行慢速热解实验，得到无水无灰基条件下的固定碳含量FC

【技术特征摘要】
1.一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法，其特征在于，包括：
将生物质进行有氧烘焙，得到第一固体产物，将生物质进行无氧烘焙，得到第二固体产物，定义烘焙质量得率＝烘焙后固体产物质量/原料质量，根据所述烘焙质量得率的计算公式可分别获得有氧烘焙时的第一烘焙质量得率和无氧烘焙时的第二烘焙质量得率；
将所述第一固体产物和所述第二固体产物放入慢速热解装置进行慢速热解实验，得到无水无灰基条件下的固定碳含量FCdaf；将所述第一固体产物和所述第二固体产物放入快速热解装置进行快速热解实验，得到快速热解焦样品，称量所述快速热解焦样品，得到快速热解焦质量，定义相对焦产率＝焦质量/烘焙后固体产物的质量，绝对焦产率＝相对焦产率×烘焙质量得率×100％，可得到快速热解装置中的相对焦产率和绝对焦产率；
分别以所述第一烘焙质量得率和所述第二烘焙质量得率为自变量，以所述固定碳含量为因变量，分别建立慢速热解下生物质在有氧烘焙和无氧烘焙后焦产率的预测模型，并且结合所述第一烘焙质量得率和所述第二烘焙质量得率，建立慢速热解下生物质在常压低氧气氛烘焙后的焦产率的预测模型；
分别以所述第一烘焙质量得率和所述第二烘焙质量得率为自变量，以所述相对焦产率和绝对焦产率为因变量，分别建立快速热解下生物质在有氧烘焙和无氧烘焙后焦产率的预测模型，并且结合所述第一烘焙质量得率和所述第二烘焙质量得率，建立快速热解生物质在常压低氧气氛烘焙后的焦产率的预测模型。


2.根据权利要求1所述的一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法，其特征在于，所述慢速热解装置为热重分析仪。


3.根据权利要求1所述的一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法，其特征在于，所述快速热解装置为悬浮燃烧器。


4.根据权利要求1所述的一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法，其特征在于，所述生物质为硬木。


5.根据权利要求1-4任一所述的一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法，其特征在于，
所述第一固体产物有9种，相应地可以获得9个固体的第一烘焙质量得率，第一固体产物经快速热解实验或慢速热解实验后可以获得九种焦，相应地可获得9个固定碳含量FCdaf、9个相对焦产率和9个绝对焦产率；
所述第二固体产物有5种，相应地可以获得5个固体的第二烘焙质量得率，第一固体产物经快速热解实验或慢速热解实验后可以获得五种焦，相应地可获得5个固定碳含量FCdaf、5个相对焦产率和5个绝对焦产率。


6.根据权利要求5所述的一种预测烘焙生物质热解焦产率的方法，其特征在于，
所述得到无水无灰基条件下的固定碳含量，具体步骤为：
根据慢速解热实验中的第一固体产物和第二固体产物的质量随时间的数据变...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢志民，李鑫，姚顺春，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44