【摘要】：生物質(zhì)能源的開發(fā)利用是緩解我國能源和環(huán)境壓力,建立可持續(xù)發(fā)展能源系統(tǒng)的有效措 施。生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)是生物質(zhì)能源化轉(zhuǎn)換利用研究中的一個(gè)重點(diǎn),其中生物質(zhì)熱裂解 作為目前世界上生物質(zhì)能研究開發(fā)的前沿技術(shù),不僅是生物質(zhì)氣化或燃燒等轉(zhuǎn)化過程中的必 經(jīng)步驟,而且其本身就是一種產(chǎn)生高能量密度產(chǎn)物的獨(dú)立工藝。生物質(zhì)作為一種復(fù)雜的高聚 物,其熱分解是一種非常復(fù)雜的物理化學(xué)過程,而動力學(xué)研究作為熱裂解過程的基礎(chǔ)研究部 分,能深入揭示生物質(zhì)熱裂解過程的物理化學(xué)變化過程,對整體工藝的優(yōu)化起到關(guān)鍵作用。 生物質(zhì)的組分構(gòu)成對其熱解過程的影響受到廣泛關(guān)注。 首先,本文對生物質(zhì)利用意義和現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié),隨后分別從單組分和多組分的角度討 論了生物質(zhì)熱裂解過程的動力學(xué)模擬現(xiàn)狀。對當(dāng)前文獻(xiàn)里對生物質(zhì)及其主要組分的裂解的研 究情況進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹和比較。 為了研究纖維素的熱裂解特性,掌握其熱解動力學(xué)過程,本文首先在熱天平和傅立葉 變換光譜儀聯(lián)用的裝置上,開展了純纖維素的熱失重研究,同時(shí)利用紅外對纖維素原料進(jìn)行 了微觀結(jié)構(gòu)分析。通過紅外檢測的熱解析出氣體圖譜,聚焦于幾個(gè)主要產(chǎn)物的變化過程,直 接獲得了纖維素?zé)崃呀膺^程中的連續(xù)和競爭反應(yīng)模式。采用微分和積分方法求出了纖維素?zé)?解的反應(yīng)參數(shù)。針對普遍接受的描述纖維素?zé)崃呀膺^程的Broido.Shafizadeh動力學(xué)模型, 利用加蓋實(shí)驗(yàn)研究了產(chǎn)物的二次反應(yīng)情況,結(jié)果認(rèn)為二次反應(yīng)對最后產(chǎn)物的分布有重要影 響,應(yīng)該在反應(yīng)模式中加以考慮,從而驗(yàn)證了改進(jìn)的Broido-Shafizadeh模型。 采用同樣的方法對半纖維素的�；锬揪厶呛湍举|(zhì)素進(jìn)行了熱裂解特性研究,發(fā)現(xiàn)木 質(zhì)素?zé)o論是微觀結(jié)構(gòu)還是熱解過程,均表現(xiàn)得相當(dāng)復(fù)雜并具有獨(dú)特的特性。對各自熱解過程 的兒種具有代表性的產(chǎn)物的生成作了分析推理,并分兩階段對木聚糖的熱解過程進(jìn)行了表觀 動力學(xué)模擬。 對幾種典型的木材進(jìn)行了熱重紅外聯(lián)用上的熱解特性研究,從組分含量差異的角度對 比了木材種類的不同對熱裂解特性表現(xiàn)的影響,對其熱裂解過程進(jìn)行了分階段討論。以白松 為典型,將主要熱解階段的裂解產(chǎn)物進(jìn)行分類,并對幾類典型產(chǎn)物的形成過程和隨后的化學(xué) 變化進(jìn)行了討論分析。 最后,采用多組分動力學(xué)模型對多種木材的熱解過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。先利用花梨木 實(shí)驗(yàn)結(jié)果,編程迭代得出最優(yōu)模型,然后使用杉木和水曲柳實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),在總體上均 得到了較好的擬合效果,證明所提出的多組分動力學(xué)模型是一種適應(yīng)性比較廣的模型。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TK6
【圖文】：

溫速率5幻min的曲線為例，將其主反應(yīng)區(qū)間200~560℃分為兩個(gè)階段，即20-0360℃、360一560，C。選擇一級反應(yīng)模型，即g(a)=一nI(l一，對其擬合結(jié)果最好，In卜In(l一a)廳2卜1廳圖均具有較好的線性關(guān)系(見圖4一10)。表4一6中列出了木聚糖在三種不同升溫速率下的動力學(xué)參數(shù)，得到的活化能和指數(shù)前因子值存在著一定差異，前兩個(gè)階段的活化能變化不大，而后一階段的活化能隨升溫速率的增高明顯降低，這主要是由于此階段發(fā)生的灰份的熱分解反應(yīng)受停留時(shí)間影響，升溫速率越高，熱分解程度越低。入入入入，廣了了卜尸護(hù)lll一、\\\卜、}}}...............................一一一一、、一廠-----一)))))))門JJJJJJJ勺勺勺勺勺勺勺一一一一一一一一一一一一一一、嶸嶸丫丫二-一一一一一{才一!!!卜---一日日l·‘·---一一____，--一{{{}-------一一..................一一:::.............一一...一一一.............一一...一一一飛飛飛飛飛一一幸一一一一一一萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬萬麗面耘碗而勺勺鄉(xiāng)鄉(xiāng)鄉(xiāng)鄉(xiāng)一、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、!!!!!!!!!;;;----一{{{‘，---一{{{二卜卜……………………………………………!!!!!!!!!!!----一節(jié)-----一于‘·、-·-一;;;「「「「「「二二「「「「「「.門...!!!!!!!!!!!!!﨏﨏﨏﨏﨏﨏﨏oo80

本文編號：2717558