【摘要】：隨著人類社會的進步與工業(yè)化的發(fā)展,化石能源的過度開發(fā)利用,使人類面臨能源的日益枯竭和嚴峻的環(huán)境問題,生物質(zhì)能作為可再生能源,因其資源豐富、發(fā)展?jié)摿薮笞鳛橹匾臐撛谀茉磧?yōu)先發(fā)展。為了清潔高效地利用生物質(zhì)能,世界各國已開展了包括生物質(zhì)氣化、發(fā)電、熱解多聯(lián)產(chǎn)在內(nèi)的系列開發(fā)研究,其中,生物質(zhì)熱解這項利用技術受到最為廣泛的關注。本文關注并研究了國內(nèi)外利用生物質(zhì)能的近況和發(fā)展的最新趨勢。并聯(lián)系我國生物質(zhì)能利用的具體狀況,把兩者相互結合深入探索,確定出本文的研究方法和內(nèi)容。(1)對銀中楊和落葉松進行工業(yè)分析、元素分析和組分分析,由分析結果可知,生物質(zhì)的工業(yè)組成主要包括水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳四大部分,元素由C、H、O、N、S等5種組成,生物質(zhì)的主要結構成分包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,它的熱解行為可認為是這三種主要成分綜合熱解的行為,因為這三種組分的化學結構略有差異,所以就決定了熱解過程的復雜性。(2)利用熱重分析手段,研究銀中楊和落葉松在三組不同升溫速率(15~55℃/min、110~150℃/min和210~250℃/min)下的熱解特性,結果表明,銀中楊和落葉松兩試驗樣品的熱解過程均分為干燥、預熱解、熱解和炭化四個階段。并且兩樣品在五個(15,25,35,45,55℃/min)低升溫速率下的熱解趨勢相似,是由于熱解反應中的熱滯后現(xiàn)象,TG曲線隨升溫速率的提高,向高溫區(qū)移動,但另外兩組升溫速率(110,120,130,140,150℃/min和210,220,230,240,250℃/min)下,曲線隨升溫速率的提高卻出現(xiàn)向低溫區(qū)無規(guī)律移動的現(xiàn)象,說明此時熱滯后現(xiàn)象已經(jīng)不是主導因素。在升溫速率為15~55℃/min范圍內(nèi)時,使用Ozawa方法分別計算出銀中楊和落葉松在6個(20%~70%)轉化率下的活化能E和相關系數(shù)r,相關系數(shù)r幾乎全部在0.991~1之間,說明活化能值是可靠的。(3)采用傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)對銀中楊和落葉松兩試驗樣品原物料和三個不同終止溫度下的熱解剩余物進行光譜分析,并將試驗樣品原物料與同升溫速率、不同終溫下熱解所得的紅外光譜圖進行對比,通過對紅外光譜圖進行對比分析發(fā)現(xiàn),譜圖曲線的形狀和整體走勢相似,同時發(fā)現(xiàn)光譜曲線在相同波數(shù)范圍內(nèi),對應相似的吸收峰,但吸收峰的強度有明顯強弱差異。不同升溫速率下的FTIR光譜對比圖曲線走勢相一致,說明熱解的終止溫度相近時,剩余物的成分相似。在試驗所得的所有光譜圖中,發(fā)現(xiàn)在熱解反應結束后,光譜曲線上僅剩幾個吸收峰,且吸收度較低,這說明隨著熱解反應的進行,各組分含量發(fā)生變化,纖維結構也發(fā)生變化,物料的高分子化合物基本上已經(jīng)分解成小分子,此時的生物質(zhì)的熱解已基本完成。
【圖文】：

圖 1-1 銀中楊和落葉松的熱解特性研究的技術路線Fig. 1-1 the technical route of research on pyrolysis characteristics of poplar and pine 創(chuàng)新點1）本次實驗選取三組不同升溫速率，對銀中楊和落葉松進行熱解特性分2）根據(jù)熱解曲線和動力學分析結果，選取三個不同終止溫度（半纖維素反曲線峰值以及纖維素反應后所對應的溫度）下的熱解殘余物進行 FTIR 分析

B.落葉松熱解 TG 曲線 b.主熱解區(qū)間局部放大圖B. TG curve of pine wood pyrolysis b.Alocal large scale map of the main pyrolysis region圖 3-1 銀中楊和落葉松在升溫速率為 15-55℃/min 時的 TG 曲線Fig. 3-1 TG curves of poplar and larch in silver at heating rate of 15-55 /minC. 銀中楊熱解的 DTG 曲線 D. 落葉松熱解的 DTG 曲線C. DTG curve of poplar wood pyrolysis D. DTG curve of pine wood pyrolysis圖 3-2 銀中楊和落葉松在升溫速率為 15-55℃/min 時的 DTG 曲線Fig. 3-2 DTG curves of poplar and larch in silver at heating rate of 15-55℃/min
【學位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S216.2

【參考文獻】

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本文編號：2620647