【摘要】：竹材作為生物質(zhì)能的一種，在能源化利用和制備竹炭材料方面都具有廣闊的前景，而生物質(zhì)熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)相對于傳統(tǒng)熱解技術(shù)而言無論在技術(shù)上還是經(jīng)濟上都具有明顯的優(yōu)勢。本文對竹材熱解多聯(lián)產(chǎn)過程與產(chǎn)物特性演變規(guī)律進行了深入探討。 首先，在熱重分析儀(TGA)進行了竹材10~40℃/min升溫速率下熱失重實驗，求解了熱解動力學(xué)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)樣品中纖維素與半纖維素含量越高失重速率越大殘余量越小，竹材熱解TG曲線隨著升溫速率的增大逐步向高溫側(cè)移動，同時熱解溫度范圍變得更寬。單一掃描率法求取的反應(yīng)活化能E是其平均值，等轉(zhuǎn)化率法求得活化能在115~165kJ/mol之間變化，在轉(zhuǎn)化率約50%時達到最大值。 接著，在固定床反應(yīng)器上對竹材250~950℃熱解多聯(lián)產(chǎn)三態(tài)產(chǎn)物特性進行了研究，采用比表面積分析儀分析了竹材熱解過程中孔隙結(jié)構(gòu)特性，引入分形理論對竹材熱解焦顆�？紫督Y(jié)構(gòu)分形特征進行了探討。結(jié)果表明，纖維素和半纖維素在較低溫度下熱解釋放出大量的CO和CO2，同時生成乙酸、糠醛和酮類物質(zhì)；450~650℃之間木質(zhì)素大量分解使得H2和CH4含量上升，苯酚類物質(zhì)含量迅速增加并開始出現(xiàn)萘、茚等物質(zhì)；750℃后焦油二次反應(yīng)加劇。隨著熱解溫度的升高，SBET與孔容積先迅速增大而后逐漸減小，平均孔徑則先減小后增大，650℃竹材熱解焦具有較好的孔隙結(jié)構(gòu)。竹材熱解焦表面分形維數(shù)D1和體積分形維數(shù)D2均先增大后減小，表征了焦炭孔隙先逐步繁榮而后衰敗的過程。 然后，，提出了竹材熱解多聯(lián)產(chǎn)的思路，建立了中試規(guī)模的移動床式熱解多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，并進行了系列調(diào)試和試驗研究。結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠連續(xù)穩(wěn)定地運行，很好地實現(xiàn)了生物質(zhì)分步熱解，氣體產(chǎn)物熱值可達12MJ/m3，液體產(chǎn)物以輕質(zhì)組分為主，固體產(chǎn)品炭熱值約28MJ/kg，該系統(tǒng)能很好地實現(xiàn)竹材氣、液、固三態(tài)產(chǎn)物的熱解多聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用。 最后，在TGA上進行了竹材熱解焦燃燒與氣化實驗，發(fā)現(xiàn)焦炭著火溫度隨著制焦溫度升高先逐漸增大，在650℃熱解時有所降低，而后著火溫度再次升高；低溫熱解焦炭綜合燃燒特性較差，650℃熱解焦炭綜合燃燒特性最好，高溫熱解焦燃燒特性急劇變差。竹材熱解焦氣化過程受表面官能團、孔隙結(jié)構(gòu)和堿金屬含量等多重因素的影響，竹材熱解焦的整體反應(yīng)活性因子K在制焦溫度650℃時達到最大值，說明在氣化過程的影響因素中孔隙結(jié)構(gòu)特性占據(jù)了非常重要地位。
【圖文】：

以對其進行大規(guī)模高效利用，如何對其高質(zhì)化利用是目前研究的重點，此方面的研究成果在國內(nèi)外已有了大量的報道[14, 15]。目前生物質(zhì)能源化利用方式主要有固化成型、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化和生物化學(xué)轉(zhuǎn)化等，其中熱化學(xué)轉(zhuǎn)化又可分為直接燃燒、熱解、氣化和液化四類，如圖 1-1 所示。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TK6

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2697523