【摘要】：生物質(zhì)是一種清潔的可再生能源,對其開發(fā)和利用意義重大。生物質(zhì)熱裂解是一種能實(shí)現(xiàn)其能量高效轉(zhuǎn)換的有效途徑,而熔鹽具有熱容大、導(dǎo)熱系數(shù)高等特性,能實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)原料快速均勻地升溫,是性能優(yōu)良的熱載體。本文以水稻秸稈作為生物質(zhì)原料,在ZnCl2-KCl(記為ZK)和Li2CO3-Na2CO3-K2CO3(記為LNK)熔鹽體系下,進(jìn)行了熱裂解表觀動(dòng)力學(xué)和氣體產(chǎn)物逸出特性研究,并在LNK體系中進(jìn)行了熱裂解制取氣體產(chǎn)物的試驗(yàn)研究。為研究熔鹽作用下水稻秸稈的熱裂解特性,在ZK和LNK熔鹽體系中分別添加氯化鹽或硫酸鹽,采用熱重分析與傅里葉變換紅外光譜聯(lián)用技術(shù)(Thermogravimetric analyzer coupled with Fourier transform infrared spectrometry,TG-FTIR)研究了水稻秸稈的熱裂解過程,并使用Coats-Redfern法計(jì)算了熱裂解過程的表觀動(dòng)力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明:ZK熔鹽能改變特征失重溫度及其特征失重速率,降低水稻秸稈熱裂解的活化能,抑制CO2、CO、CH4、苯酚、甲苯、甲酸和水等產(chǎn)物的生成;添加氯化鹽使活化能進(jìn)一步降低;添加硫酸鹽能促進(jìn)水稻秸稈熱裂解產(chǎn)物的生成和逸出,NiSO4作用尤其明顯。LNK熔鹽使特征失重溫度及其特征失重速率均下降,促進(jìn)了CO2生成,對CO、CH4、苯酚等產(chǎn)物有不同程度的抑制作用;添加氯化鹽同樣使熱裂解活化能進(jìn)一步降低;添加氯化鹽和硫酸鹽均能促進(jìn)水稻秸稈熱裂解產(chǎn)物的生成和逸出。當(dāng)溫度高于550℃時(shí),LNK熔鹽促進(jìn)了Boudouard反應(yīng)(C+CO2→2CO);添加氯化鹽和硫酸鹽均能進(jìn)一步促進(jìn)該反應(yīng)的進(jìn)行,NiCl2和CoCl2作用顯著。選擇31.1wt%Li2CO3-32.2wt%Na2CO3-36.7wt%K2CO3為基礎(chǔ)熔鹽體系,添加不同的氯化鹽和硫酸鹽,對水稻秸稈進(jìn)行熱裂解試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:LNK熔鹽使氣體產(chǎn)率和組分體積含量上升,氯化鹽和硫酸鹽能進(jìn)一步促進(jìn)氣體產(chǎn)物的生成,顯著影響氣體產(chǎn)物組成分布。與純水稻秸稈熱裂解相比,LNK作用下氣體產(chǎn)率增加了41.3%,H2體積含量從41.21%提高到77.08%。CuSO4-LNK作用下H2產(chǎn)率最高,為366 mL/g,而CoCl2-LNK作用下H2體積含量最高,達(dá)到86.21%。隨著鹽質(zhì)比的降低,氣體產(chǎn)率先增大后減小,H2和CO體積含量隨之下降,而CH4和CO2體積含量逐漸上升。研究為生物質(zhì)資源的能源化利用提供了一定的理論參考。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK6

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