生物质是一种清洁的可再生资源,可通过一系列热处理或生物处理转化为合成气、液体燃料等能源产品,具有一定程度替代传统化石燃料的潜力。刚收集的农林生物质的含水量通常较高,这导致生物质本身的热值下降,并使运输、贮存成本上升。通过对生物质进行预处理以降低含水量并提高能量密度,有助于降低后续转化难度,促进生物质的转化应用。太阳能是一种低碳可再生能源,本论文开发了一种利用太阳能对农林生物质进行辅助干燥或烘焙预处理的工艺,主要完成了以下工作:第一部分是常见农林生物质干燥特性的研究,通过对理化特性以及热重特性的分析初步确定干燥条件。理化特性表明生物质直接作为燃料能量密度低,性能较差,具有进一步转化为生物气、生物油等能源产品的潜力;并根据热重特性确定了生物质干燥温度应在140℃以下。第二部分为太阳能辅助生物质干燥工艺的设计。论文通过不同农林生物质的流化床等温干燥实验,发现干燥气温度与气速的提高均会提高生物质的干燥速率,但是与生物质本身的特性关系很大。生物质在流化床中进行干燥时,会出现干燥速率回升的现象,这可能是由于含水量下降使生物质的流化性能改善。基于实验结果,论文确定了太阳能加热生产热空气进行农林生物质干燥的操作条件,并对1 t/h玉米秸秆处理量的太阳能辅助干燥工艺进行了设计:所需定日镜面积为11690 m~2,采用5.2*0.4*0.2 m~3的集热器竖直并联排布以收集太阳能,流化床干燥器截面积为16 m~2。第三部分为太阳能辅助农林生物质烘焙工艺的设计。烘焙可进一步去除水分并提高能量密度,提高其原料标准化水平。结果表明,随着烘焙温度升高,烘焙产物的固定碳含量、灰分含量、碳元素含量与高位热值不断升高,而挥发分含量、氧元素含量与能量得率随之下降。当烘焙条件为335℃,60 min时,玉米秸秆、松木屑与花生壳烘焙产物的能量增强系数分别为1.66、1.43与1.25,能量得率分别为43.64%、45.70%与64.57%。烘焙温度对烘焙产物的热解气体产物有一定的影响,当烘焙温度为285℃时,玉米秸秆烘焙产物热解产出的CO2与H2O含量均比原料减少。根据不同烘焙条件下玉米秸秆烘焙产物的元素含量变化、能量得率以及热重分析,确定了玉米秸秆的最佳烘焙条件为285℃,30 min。在第二部分的基础上,论文设计了干燥后的烘焙工艺,计算表明需要额外增设1053 m~2定日镜场面积。