【摘要】： 生物質(zhì)是一種重要的可再生能源。隨著化石能源的日益枯竭,生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)和利用受到了廣泛的關(guān)注,生物質(zhì)裂解.半焦氣化是一種極具發(fā)展前途的可再生能源利用方式之一。 利用熱重-差示掃描量熱聯(lián)用儀研究了麥稈和玉米稈兩種生物質(zhì)的熱解特性及其生物質(zhì)焦的氣化反應(yīng)性,得出了升溫速率、保溫時(shí)間、停留時(shí)間和裂解溫度對(duì)生物質(zhì)裂解特性的影響規(guī)律,以及裂解條件和氣化條件對(duì)生物質(zhì)焦氣化反應(yīng)性的影響。結(jié)果表明:裂解條件對(duì)于生物質(zhì)焦的產(chǎn)率有一定的影響。隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng),裂解溫度的升高,生物質(zhì)焦的產(chǎn)率逐漸減小;而停留時(shí)間越長(zhǎng),生物質(zhì)焦的產(chǎn)率則呈先增大后減小的趨勢(shì)。 裂解條件和氣化條件對(duì)生物質(zhì)焦反應(yīng)性也有一定的影響。隨著升溫速率的增大生物質(zhì)焦的反應(yīng)性呈現(xiàn)先增大后減小,最后基本不變;延長(zhǎng)保溫時(shí)間,升高裂解溫度都降低了生物質(zhì)焦的反應(yīng)性;停留時(shí)間對(duì)生物質(zhì)焦的平均比氣化速率的變化沒(méi)有一個(gè)特定的規(guī)律,呈現(xiàn)先減小后增大再減小的趨勢(shì);而氣化溫度的提高,生物質(zhì)焦的平均比氣化速率有明顯提高,半焦的反應(yīng)性增加。分析時(shí)發(fā)現(xiàn),兩種生物質(zhì)隨反應(yīng)條件的變化,其氣化反應(yīng)性影響趨勢(shì)相同,且變化幅度也基本相同。而相同的裂解條件和氣化條件下,麥稈的氣化反應(yīng)活性高于玉米稈。 采用FWO法,DAEM法和Popescu法三種方法求出了兩種生物質(zhì)的動(dòng)力學(xué)參數(shù),并確定了最佳機(jī)理函數(shù)。結(jié)果表明:生物質(zhì)的裂解反應(yīng)過(guò)程并不是僅包含單一活化能的簡(jiǎn)單反應(yīng)體系,而是具有分布活化能的復(fù)雜反應(yīng)體系。三種動(dòng)力學(xué)方法得到的結(jié)果趨勢(shì)一致,麥稈隨著反應(yīng)程度的增大,其活化能先是逐漸增大,然后逐漸減小。而玉米稈則隨著反應(yīng)程度的不斷加深,活化能值不斷增大,但增大趨勢(shì)由強(qiáng)變?nèi)�。利用Popcscu法計(jì)算得出最佳機(jī)理函數(shù)結(jié)果為:兩種生物質(zhì)在考察的180～320℃的溫度范圍內(nèi),兩種物料都可以用Avrami-Erofeev方程來(lái)描述。 在固定床中進(jìn)行了生物質(zhì)裂解實(shí)驗(yàn)研究,利用比表面積和孔徑分布儀、SEM以及GC等分析方法對(duì)裂解的產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè),考察生物質(zhì)在不同裂解溫度下裂解產(chǎn)物的變化情況。結(jié)果表明:隨著裂解溫度的升高,生物質(zhì)焦表面絮狀物增多,微孔數(shù)量增加,比表面積增加,但是正是因?yàn)楹斜姸辔⒖椎男鯛钗锎嬖?堵塞了決定反應(yīng)的較大孔隙,導(dǎo)致了生物質(zhì)的反應(yīng)性降低。生物質(zhì)裂解的主要?dú)怏w產(chǎn)物有H_2,CO,CO_2,CH_4。隨著溫度升高,麥稈和玉米稈裂解得到的各種氣體變化趨勢(shì)一致。
【圖文】：

實(shí)驗(yàn)所選用的生物質(zhì)原料為安徽淮南地區(qū)的麥稈和玉米稈，將其粉碎至粒徑小于lmm，并過(guò)篩，粉碎過(guò)的物料經(jīng)恒溫干燥后，放入儲(chǔ)藏桶中，，在低溫、避光和防潮的條件下保存。粉碎后的物料如圖1所示。生物質(zhì)原料的工業(yè)分析、元素分析和主要組分分析[23]結(jié)果見(jiàn)表1和表2。表1 Table1Approxi圖1所用麥稈(左)和玉米稈(右)物料 Fig.lwheatstalk(left)andeomstalk(right)麥稈和玉米稈的工業(yè)分析及元素分析表wB% mateandultimateanalysisofwheatstalkandeornstalkw創(chuàng)%工業(yè)分析元素分析樣品名Mad FCadCadHad麥稈 4.81 7.1079.528.5835.73 5.19玉米稈 4.34 4.3981.949.3137.51 5.24表2麥稈和玉米稈的主要組分分析表wB% TableZChe而 ealanalysisofwheatstalkandeomstalkw創(chuàng)%樣品半纖維素其他麥稈纖維素38.7640.2030.05木質(zhì)素14.1015.5917.09玉米稈32.1812.03由表1可以看出兩種生物質(zhì)的揮發(fā)份都較高，達(dá)到79%以上。玉米稈的揮發(fā)份、固定碳含量、C和H元素的含量比麥稈的要稍微高一些，而兩者的灰分含量差別比較大，麥稈的灰分比玉米稈的高出約3%。而表2的數(shù)據(jù)顯示，麥稈的三種主要組分含量均比玉米稈的低，但差別不明顯。

2.2.1熱分析儀實(shí)驗(yàn)采用的熱分析儀器是美國(guó)TA公司生產(chǎn)的2960SDT型熱重一差示掃描量熱聯(lián)用儀，如下圖2所示。儀器技術(shù)參數(shù)如下:溫度范圍:室溫~1500℃;升溫速率:0.1℃ /min~100℃加in(室溫 ~1000℃);爐膛降溫:強(qiáng)制空氣，50℃/min(溫度高于50℃);樣品載入量:<Zoomg;天平靈敏度:0.1林g;量熱精度/準(zhǔn)確度:士2%(根據(jù)不同的金屬標(biāo)樣)。圖2熱分析儀 Fig.2ThermalAnalysisaPP田舊tus圖3固定床反應(yīng)器 Fig.3Fixedbedreaetor2.2.2固定床反應(yīng)器生物質(zhì)裂解實(shí)驗(yàn)裝置的主體反應(yīng)器是CvD(G卜09/40/l型高溫管式真空爐(如圖3)。爐管為石英玻璃反應(yīng)管(外徑、壁厚、長(zhǎng)度:90、5、1200mm)，以優(yōu)質(zhì)的一U’’型硅鋁棒作為加熱元件，采用日本進(jìn)口的程序溫控器控溫，PID參數(shù)自整定，使溫度能夠穩(wěn)定控制。爐體采用氧化鋁制品做爐膛，結(jié)合超輕質(zhì)高鋁和硅酸鋁纖維制品保溫，以保證反應(yīng)器的熱損失。爐管內(nèi)可同時(shí)通入兩路氣體，分別用浮子流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)控制氣體的流量。主要性能參數(shù)如下:
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TK6

【引證文獻(xiàn)】

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1 郭秀英;王擎;姜倩倩;柏靜儒;賈春霞;;印尼油砂熱解特性研究及動(dòng)力學(xué)模型比較[J];東北電力大學(xué)學(xué)報(bào);2012年02期

2 由世俊;鄭萬(wàn)冬;張歡;尤占平;;生物質(zhì)炭催化裂解生物質(zhì)熱解焦油技術(shù)研究[J];煤氣與熱力;2012年07期

本文編號(hào)：2680156