【摘要】：生物質(zhì)能作為第四大能源受到世界各國的普遍重視，但含水率高、含氧量高等缺點限制了其大規(guī)模資源化利用。因此，對生物質(zhì)原料進行有效預處理，降低水分、提高能量品質(zhì)、改善組成結(jié)構，從而使生物質(zhì)能夠更好地替代化石燃料。本文以我國典型的農(nóng)林廢棄物棉桿和木屑為研究對象，深入研究了微波預處理對生物質(zhì)理化特性的影響，并對預處理后生物質(zhì)的熱解特性進行了研究，為探索新的生物質(zhì)預處理技術提供了理論依據(jù)。 首先，利用微波反應器對生物質(zhì)樣品在不同的溫度和不同的初始含水率下進行了微波干燥實驗，發(fā)現(xiàn)微波干燥與常規(guī)熱風干燥相比可以迅速降低生物質(zhì)原料的含水率，微波干燥溫度越高，干燥速率越快，同時初始含水率的增加會延長微波干燥的時間，但加快了干燥速率。微波干燥可以有效增大原料的比表面積，豐富生物質(zhì)的孔隙結(jié)構。 然后，對生物質(zhì)樣品在不同溫度和停留時間下進行低溫微波熱解實驗，發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)低溫微波熱解過程伴隨著CO、CO2和CH4等氣體的釋放，液體產(chǎn)物主要為酸、醇、醛等類物質(zhì)，較常規(guī)烘焙液體產(chǎn)物復雜，固體產(chǎn)物中含氧官能團減少，氧含量顯著降低，發(fā)熱量大幅度提高。當達到相同高位熱值時，微波熱解所需的溫度比常規(guī)烘焙要低，最大溫差達到了40℃。隨著熱解溫度的升高，樣品的比表面積有所增大，孔隙結(jié)構更加發(fā)達。綜合考慮技術經(jīng)濟性，較適合的低溫微波熱解條件是：溫度不超過250℃，處理時間20min左右。 最后，對低溫微波處理前后生物質(zhì)的熱解特性進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)100℃微波干燥對棉桿的熱解特性幾乎沒有影響，但當干燥溫度超過120℃時，會造成熱解失重更明顯，還有利于生物質(zhì)中纖維素和半纖維素的熱解，使棉桿熱解指數(shù)越來越大。經(jīng)低溫微波熱解的棉桿熱解失重量低于原樣與微波干燥后的棉桿，最大失重速率隨微波熱解溫度的升高先增大后減少，250℃時達到最大。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TK6
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1. 緒論
    1.1 生物質(zhì)能概況
    1.2 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術
    1.3 生物質(zhì)熱解技術
    1.4 預處理技術
    1.5 干燥與烘焙技術
    1.6 微波干燥與微波烘焙技術
    1.7 本文主要研究內(nèi)容
2. 生物質(zhì)微波干燥實驗研究
    2.1 實驗樣品及方法
    2.2 分析方法
    2.3 生物質(zhì)微波干燥特性
    2.4 干燥過程模擬
    2.5 微波干燥耗能
    2.6 微波干燥對生物質(zhì)表面物理特性的影響
    2.7 本章小結(jié)
3. 生物質(zhì)低溫微波熱解分析
    3.1 實驗原料制備
    3.2 實驗裝置及方法
    3.3 分析測試方法
    3.4 生物質(zhì)低溫微波熱解特性結(jié)果與討論
    3.5 生物質(zhì)低溫微波熱解的物化結(jié)構演變特性
    3.6 本章小結(jié)
4. 低溫微波處理后生物質(zhì)熱解反應動力學研究
    4.1 實驗樣品及方法
    4.2 反應動力學方程求解基本方程
    4.3 熱失重特性分析
    4.4 熱解特性分析
    4.5 反應動力學計算結(jié)果
    4.6 本章小結(jié)
5. 全文總結(jié)
    5.1 主要工作及結(jié)論
    5.2 本文創(chuàng)新及特色
    5.3 后續(xù)工作及展望
致謝
參考文獻
附錄 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及參與項目

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本文編號：2829827