發(fā)布時間：2020-08-26 03:38

【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,作為生物質(zhì)能利用技術(shù)之一的生物質(zhì)熱解技術(shù)得到了廣泛的重視。本文采用熱天平和傅立葉變換紅外光譜儀聯(lián)用技術(shù),對玉米秸稈各部分及不同部分的混合物的熱解特性及熱解動力參數(shù)進(jìn)行了研究。 采用熱天平,在不同的升溫速率下,分別對玉米秸稈的不同部分(秸稈皮、秸稈瓤、苞葉和葉子)的熱解特性和秸稈皮與秸稈瓤混合熱解分別進(jìn)行了研究。由TG曲線和DTG曲線得到的熱解特性參數(shù)可知,隨著升溫速率的增加,初始熱解溫度逐漸增大;最大失重速率逐漸增大,其對應(yīng)的溫度也增加;樣品的最終總失重率逐漸增大。當(dāng)玉米秸稈皮占玉米秸稈皮和玉米秸稈瓤混合質(zhì)量的百分比大于50%時,玉米秸稈瓤對整體熱解特性的影響較小,兩者熱解無協(xié)同效應(yīng)。 根據(jù)玉米秸稈不同部分的熱解試驗結(jié)果,采用Li Chung-HSiung法與Malek法相結(jié)合的方法,得到了玉米秸稈皮、玉米秸稈瓤、玉米苞葉和玉米葉子熱解機(jī)理函數(shù)分別為F1、R2、F1、F1。采用Coats-Redfern法求解了玉米秸稈不同部分的熱解動力學(xué)參數(shù)(活化能和前因子),結(jié)果表明,隨著升溫速率的增大,活化能也隨著增大,前因子則隨著減小。但總體來看,升溫速率對玉米秸稈熱解的活化能影響不大。 由傅立葉變換紅外光譜儀檢測得到的熱解析出氣體譜圖,再通過差譜法確定了幾種未知的氣體種類,如甲烷、丙酸,并得出幾種主要氣體產(chǎn)物紅外吸收譜特征峰波數(shù),定性研究了幾種主要氣體產(chǎn)物(CO2、CO、CH4、H2O)的變化過程,結(jié)果表明,在低溫段,幾種氣體的析出過程相同,即隨著溫度的增加,析出量逐漸增大,然后有減小的趨勢;而在高溫段,CO2和H2O的析出逐漸減少,而CO和CH4相對來說析出量較大。 通過多組分動力學(xué)模擬對玉米秸稈各部分熱解過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。根據(jù)玉米秸稈各部分的熱解試驗數(shù)據(jù),計算得到了各組分的動力學(xué)參數(shù)(活化能、前因子、貢獻(xiàn)率、反應(yīng)級數(shù))。試驗結(jié)果與計算結(jié)果吻合較好,說明多組分動力學(xué)模型是一種適用性比較廣的模型,尤其更適合半纖維素和纖維素的熱解模擬。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TK6
【圖文】：

定量測試時需要有參比樣品或標(biāo)準(zhǔn)樣品，但定量分析的準(zhǔn)確度不高，誤差會超過5%，所以本文只對氣體產(chǎn)物進(jìn)行了定性分析。圖2-2為美國熱電公司（Thermo Electron Scientific Instruments Corp）生產(chǎn)的Nicolet5700型傅立葉變換紅外光譜儀。試樣在熱天平中熱解產(chǎn)生的氣體通入紅外光譜儀中的氣體池中進(jìn)行實時檢測，氣體池容積為49ml，光程長17cm。最大光譜范圍7800~350cm-1；最大分辨率0.09cm-1；最快掃描速度為65次/秒。熱天平與紅外光譜儀采用專用金屬管路相連，管路溫度保持在180±1℃，管長1.2m，內(nèi)徑2.1mm。2.1.2 試驗方法圖 2-3 是生物質(zhì)熱解試驗系統(tǒng)示意圖。試驗系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別為熱天平（瑞士Mettler-Tolerdo公司的TGA/SDT851e型熱重分析儀）和傅立葉變換紅外光譜儀（美國熱電公司生產(chǎn)的 5700 型傅立葉變換紅外光譜儀）。當(dāng)試樣放入熱天平中，經(jīng)過程序控制加熱，樣品受熱分解，產(chǎn)生固體和氣體（液體焦油微量

圖 2-3 試驗系統(tǒng)裝置圖具體的試驗方法如下：實驗前，檢查系統(tǒng)裝置的氣密性，然后以7L/min的流量向傅立葉變換紅外光譜儀中通入普通氮氣（純度為99.99%），同時向紅外光譜儀中加入液氮，用于降低氣體池的溫度。當(dāng)大約通入普通氮氣一個小時后，開始采集氣體池背景和樣品的紅外光譜，直到觀察到光譜基線上沒

玉米秸稈示意圖

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 李慧媛;黃思維;周定國;;去髓和留髓玉米秸稈燃料特性的對比分析[J];浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報;2013年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 趙輝;大型海藻生物質(zhì)熱解動力學(xué)及熱解液化工藝研究[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 李慧媛;玉米秸稈顆粒狀燃料的初步研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2011年

2 Zhao Yue;[D];西南科技大學(xué);2012年

3 程潤;用酸性均相水解法研制高成碳率聚丙烯腈及其紡絲工藝研究[D];北京化工大學(xué);2013年

本文編號：2804631