【摘要】：生物質(zhì)能是世界第四大能源之一,農(nóng)作物秸稈是一種重要的生物質(zhì)資源。生物質(zhì)的熱解利用越來(lái)越受到各國(guó)的重視,利用熱解技術(shù)獲取生物質(zhì)能是未來(lái)最有前景的生物質(zhì)能利用方式之一。本研究以油菜、水稻、玉米、小麥和棉花秸稈為研究對(duì)象,采用SDT-Q600型同步熱分析儀,對(duì)秸稈進(jìn)行熱解試驗(yàn),結(jié)合木質(zhì)纖維含量和熱化學(xué)工程特性對(duì)秸稈進(jìn)行熱解特性分析。建立了熱解動(dòng)力學(xué)模型,獲取秸稈的熱解動(dòng)力學(xué)參數(shù)。利用DSC曲線(xiàn)求取了熱解過(guò)程吸熱量。主要研究結(jié)論如下:(1)秸稈熱解TG曲線(xiàn)表現(xiàn)形狀基本上是類(lèi)似的,TG曲線(xiàn)呈現(xiàn)為“S”型。但是在熱解反應(yīng)的起始和終止溫度、失重速率以及失重速率峰值點(diǎn)、殘余物含量等方面的特征有一定的差異。由TG曲線(xiàn)來(lái)看,可以將熱解過(guò)程分為預(yù)加熱和干燥階段、預(yù)熱解階段、固體分解階段和殘?zhí)糠纸怆A段四個(gè)階段。(2)油菜、水稻、小麥和棉花試樣的TG曲線(xiàn)基本重合,玉米試樣的TG曲線(xiàn)與其他試樣的明顯不同。五種秸稈試樣的DSC曲線(xiàn)走勢(shì)類(lèi)似,但是各個(gè)試樣DSC曲線(xiàn)間的熱流值均不相等;三個(gè)地區(qū)小麥秸稈試樣的DTG曲線(xiàn)均不相同,最大熱解速率也各不相等,云南和湖北地區(qū)的小麥秸稈試樣在低溫區(qū)出現(xiàn)了明顯的側(cè)峰;四川、湖北和云南三個(gè)地區(qū)小麥秸稈試樣的DSC曲線(xiàn)差異明顯,各個(gè)試樣DSC曲線(xiàn)間的熱流值均不相等,四川地區(qū)小麥秸稈試樣出現(xiàn)明顯的峰值,其他兩個(gè)地區(qū)秸稈試樣不明顯。說(shuō)明秸稈的種類(lèi)和產(chǎn)地均對(duì)秸稈的熱解特性有影響。(3)油菜秸稈熱解主要失重的第一階段活化能分布在35.10~37.30 k J/mol的范圍內(nèi),第一階段的頻率因子分布在0.12~0.39 S-1的范圍內(nèi);第二階段的活化能分布在112.77~124.99 k J/mol的范圍內(nèi),第二階段的頻率因子分布在7.07E+06~8.73E+07 S-1的范圍內(nèi),線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)0.99。小麥秸稈熱解主要失重第一階段的活化能分布在48.51~132.37k J/mol的范圍內(nèi),第一階段的頻率因子分布在5.64~8.85E+07 S-1的范圍內(nèi);第二階段的活化能分布在75.07~144.38k J/mol的范圍內(nèi),第二階段的頻率因子分布在2.27E+03~3.4E+09的范圍內(nèi)。線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)r都在0.99以上。玉米秸稈熱解主要失重第一階段的活化能分布在59.79~89.86k J/mol的范圍內(nèi),第一階段的頻率因子分布在5.62E+01~4.4E+04 S-1的范圍內(nèi);第二階段的活化能分布在96.35~121.98k J/mol的范圍內(nèi),第二階段的頻率因子分布在1.09E+05~3.89E+07 S-1的范圍內(nèi),線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)都在0.99以上。水稻秸稈樣品的熱解失重階段的活化能分布在89.21~101.08k J/mol之間,頻率因子分布在4.97E+04~3.53E+05 S-1的范圍內(nèi),相關(guān)系數(shù)都在0.99以上。油菜秸稈的吸熱量在414.41~1182 J/g的范圍內(nèi),小麥秸稈的吸熱量在586.16~2525.37 J/g的范圍內(nèi),玉米秸稈的吸熱量在2486.88~2873.92J/g的范圍內(nèi),水稻秸稈的吸熱量在1680.75~2374.5J/g的范圍內(nèi)。小麥秸稈的吸熱量變動(dòng)范圍較廣,玉米秸稈的吸熱量比較集中。油菜、小麥、玉米和水稻秸稈的熱解吸熱量各不相同,差異很大。玉米秸稈樣品的吸熱量平均值最大,比較集中;而小麥秸稈樣品的熱解吸熱量均值最小,說(shuō)明秸稈種類(lèi)對(duì)熱解吸熱量影響很大。(4)通過(guò)對(duì)小麥和玉米秸稈的吸熱量對(duì)比,湖北產(chǎn)區(qū)的這兩種秸稈吸熱量都較其他兩個(gè)產(chǎn)區(qū)的秸稈樣品大;湖北產(chǎn)區(qū)的這兩種秸稈同樣具有較高的低位熱值,說(shuō)明地域?qū)斩挓峤馕鼰崃坑杏绊?同時(shí)具有較高低位熱值的秸稈種類(lèi)的熱解吸熱量普遍較大。
【圖文】：

圖 2-1 SDT-Q600 型同步熱分析儀Fig.2-1 SDT-Q600 simultaneous thermal analyzerSDT-Q600 型同步熱分析儀的主要參數(shù)如表 2-1 所示。表 2-1 SDT-Q600 型同步熱分析儀基本參數(shù)Tab.2-1 the basic parameters of SDT-Q600 simultaneous thermal analyzer

圖 2-2 熱重分析儀原理圖Fig.2-2 Thermal Analyzer Schematic打開(kāi)氮?dú)猓瑢⑼綗岱治鰞x爐內(nèi)的空氣排干凈，并持續(xù)通入氮分析儀的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，待同步熱分析儀完成啟動(dòng)后，，再將配套電開(kāi)同步熱分析儀控制程序，打開(kāi) Summary，在 Sample Name 中
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2692749