生物质快速热裂解液化是通过热化学反应把生物质由固体转化为液体生物油的一项非常有前景的技术,可以实现农作物秸秆等生物质的高效利用。生物质快速热裂解液化技术的基础研究对热裂解工艺的制定、热裂解装置的设计都起着重要作用,从而影响液体产物的产量、性质及应用。在生物质快速热挥发机理的研究中,颗粒在层流炉中的停留时间和生物质最终挥发百分比是极其重要的参数。研究热裂解液化技术的最终目标是使生物油具有商业价值,因此分析生物油性质、研究生物油应用是实现生物油可利用价值的重要步骤。本文利用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry, PIV)对炭粉颗粒在冷态层流炉内的运动轨迹进行了研究。通过不同收集距离(分别为200mm、250mm、300mm和350mm)和不同主气流量(分别为1.0m3/h、1.5m3/h、2.0m3/h和2.5m3/h)条件下的PIV实验,测量了颗粒的速度。根据PIV测量结果计算了不同流场中炭粉颗粒停留时间t,发现t与平均气流停留时间t’的比值与流场雷诺数为一次函数关系。对于给定的流场,根据此函数关系式,进而获得生物质在层流炉内的停留时间,为热挥发特性的机理研究提供基础数据。在层流炉上进行快速热挥发实验,测定麦秸、玉米秸、花生壳和棉花杆等四种生物质在中温条件下(773K-923K)快速热裂解最终挥发百分比。实验结果表明当反应温度高于873K时,挥发百分比不再随反应温度和停留的增加而变化,从而得到最终挥发百分比W∞。四种生物质的最终挥发百分比分别为79%、80%、85%、85%。在生物油理化性质方面,本文总结了生物油理化性质分析方法,对玉米秸秆热裂解生物油进行了气相色谱质谱联用(Gas Chromatography/Mass Spectrum, GC/MS)分析。结果表明生物油中含有甲醇、水、羟基丙酮、乙酸、环戊烯酮及其衍生物、糠醛、丙酸、甲氧基苯酚等组分。另外还比较了不同热裂解条件下得到的生物油,发现生物油中水溶性部分的组分非常接近。在生物油应用方面,本文对生物油/柴油乳化技术进行了研究。分别考察了生物油含量、乳化剂种类及含量、助剂等因素对生物油/柴油乳化燃料稳定性的影响,从而确定了乳化工艺参数。分析了四种不同生物油含量乳化燃料的理化性质,并在柴油发动机上进行台架试验,考察了四种乳化燃料的当量油耗率、NO排放、CO排放、烟度排放等指标,并与纯柴油的排放指标进行了对比。实验结果表明生物油浓度为20%(体积分数)的乳化燃料的当量油耗率最低,节油率峰值接近10%,稳定时间达到20天,且乳化燃料的NO及碳烟的排放也优于纯柴油的排放。但由于乳化燃料显酸性和喷油嘴积碳问题,下一步工作应从降低生物油酸性等方面着手。