近年來畜禽養(yǎng)殖業(yè)開始迅猛發(fā)展,畜禽糞便引起的環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重。目前,畜禽糞便的處理技術(shù)效率不高,并且容易造成二次污染,而采用熱解技術(shù)來對畜禽糞便進行處理具有明顯的優(yōu)勢,不僅可以有效地降低環(huán)境負擔(dān),還能使熱效率提高,同時得到生物油、固體炭以及熱解氣等有較高利用價值的產(chǎn)品。但是目前國內(nèi)關(guān)于畜禽糞便的熱解特性的研究還比較少。本文以豬糞、牛糞、雞糞三種畜禽糞便為研究對象,對它們的工業(yè)成分、元素成分和熱值等基本特性進行了系統(tǒng)測定和分析,并進行了畜禽糞便的熱解特性分析和熱解動力學(xué)分析。主要得到以下結(jié)論:1)豬糞、牛糞、雞糞三種畜禽糞便(干燥基)的工業(yè)成分幾乎相同,其中揮發(fā)分含量分別為68.18%、69.84%、69.53%,牛糞的揮發(fā)分最高,熱解會比豬糞和雞糞進行得充分。三種畜禽糞便(干燥基)的各元素含量相差也不大,主要以C和O為主,H、N元素含量較低,S元素含量最低,豬糞、牛糞和雞糞的C和H元素含量之和分別為48.15%、50.14%、43.94%,牛糞的為最高,因此牛糞熱解可能會比豬糞和雞糞產(chǎn)生更多的氣體燃料。對三種畜禽糞便(干燥基)熱值分析的結(jié)果表明,豬糞和牛糞的熱值相當(dāng),高位熱值分別為16.93KJ/g和16.86KJ/g,低位熱值分別為15.35KJ/g和15.34KJ/g,均高于雞糞,因此豬糞和牛糞熱解所需的溫度可能低于雞糞。2)對熱解TG和DTG曲線分析得出,升溫速率20℃/min下三種畜禽糞便中豬糞和牛糞揮發(fā)分釋放難易程度相當(dāng),均較雞糞容易,牛糞的最大熱解速率最高,最終殘留固體最少;隨著溫度升高,熱解產(chǎn)物的生成量增加,在200~400℃熱解產(chǎn)物的生成速率最快,熱解最劇烈;隨著升溫速率的增加,牛糞的起始降解溫度、最大熱解速率及所對應(yīng)的溫度均增加,揮發(fā)分更容易析出,但是最終固體殘留物也增多。3)采用三種方法進行了畜禽糞便的熱解動力學(xué)分析,其中FWO法得出了牛糞在不同轉(zhuǎn)化率下的熱解動力學(xué)參數(shù),發(fā)現(xiàn)牛糞的熱解活化能隨轉(zhuǎn)化率的逐漸增加而降低,轉(zhuǎn)化率為60%時,活化能最低,為157.86KJ/mol,各轉(zhuǎn)化率下熱解活化能的平均值為170.60KJ/mol。通過Coats-Redfern積分法確定了三種畜禽糞便的動力學(xué)模型均為D6三維擴散模型,機理函數(shù)f(α)=3/2(1-α)4/3[(1-α)-1/3-1]-1,求得豬糞的活化能E為87.8KJ/mol,頻率因子A為3.5×106min-1;牛糞在升溫速率為10℃/min、20℃/min、30℃/min時,活化能E分別為101.5KJ/mol、101.0KJ/mol、102.5KJ/mol,頻率因子A分別為4.3×107min-1、2.6×107min-1、3.9×107min-1;雞糞的活化能E為68.2KJ/mol,頻率因子A為3.3×104min-1。Kissinger微分法得到牛糞熱解活化能E為132.63KJ/mol,頻率因子A為1.58×1011min-1。三種方法比較得出FWO求得的活化能值最高,實驗誤差最小,對畜禽糞便熱解動力學(xué)分析的效果最優(yōu)。
【學(xué)位單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

圖 1-1 熱重分析儀原理Fig.1-1 The principle of TGA過程很復(fù)雜，涉及到了很多不同的領(lǐng)域，如物理傳質(zhì)領(lǐng)域等。通常分兩個方向?qū)峤膺^程進行研熱解特性和結(jié)果的影響，為機理研究提供理論基

技術(shù)路線

圖 2-1 畜禽糞便樣品對應(yīng)的畜禽養(yǎng)殖方式Fig 2-1 The breeding methods of livestock and poultry dung samples.2.1.2 樣品制備樣品采集后用真空包裝袋冷藏運輸，并在實驗室-18℃冷凍保存。將樣品置于
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 車德勇;李少華;張銳;賈佳;楊文廣;;豬糞熱解特性及其動力學(xué)研究[J];可再生能源;2012年08期

2 魏偉;張緒坤;祝樹森;馬怡光;;生物質(zhì)能開發(fā)利用的概況及展望[J];農(nóng)機化研究;2013年03期

3 王樹榮,廖艷芬,文麗華,駱仲泱,岑可法;鉀鹽催化纖維素快速熱裂解機理研究[J];燃料化學(xué)學(xué)報;2004年06期

4 朱子彬,王欣榮,馬智華,俞豐,徐志剛,張成芳,黃瀛華;煙煤快速加氫熱解的研究?Ⅰ．氣氛影響的考察[J];燃料化學(xué)學(xué)報;1996年05期

5 肖軍,沈來宏,王澤明,仲曉黎;生物質(zhì)加壓熱重分析研究[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2005年05期

6 鄭志鋒;黃元波;蔣劍春;戴偉娣;楊曉琴;;核桃殼熱解特性及幾種動力學(xué)模型結(jié)果比較[J];太陽能學(xué)報;2011年11期

7 張無敵,宋洪川,韋小巋,熊志偉,陶樸良;21世紀(jì)發(fā)展生物質(zhì)能前景廣闊[J];中國能源;2001年05期

8 李茹茹;靖新艷;;淺析畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染現(xiàn)狀及減排對策[J];中國人口.資源與環(huán)境;2014年S2期

本文編號：2857588