發(fā)布時(shí)間：2021-03-23 20:13

　　東北地區(qū)主要的農(nóng)業(yè)廢棄物玉米秸稈焚燒嚴(yán)重,造成環(huán)境污染,其合理消納是亟需解決的問題�；诖�,該文利用微型流化床與過程質(zhì)譜聯(lián)用儀研究在床溫分別為550、600、650、700及750℃添加Na2CO3和NaCl的玉米秸稈熱解氣相產(chǎn)物（CO、CO2、CH4、H2）的析出特性,并采用等溫模型擬合法計(jì)算了單組分氣體產(chǎn)物生成反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明:隨著溫度的升高,4種熱解氣體產(chǎn)物的釋放強(qiáng)度均有所增大,其中CO的變化程度最大。同時(shí),添加鈉鹽后,各種氣體釋放起始時(shí)間差逐漸減小,說明鈉鹽促進(jìn)了熱解反應(yīng)的進(jìn)行。其中,添加Na2CO3后熱解產(chǎn)生的CO、CO2和CH4的速率明顯變快,表明其對(duì)含炭氣相組分的生成具有明顯促進(jìn)作用。而添加NaCl后H2的生成速率明顯加快,說明NaCl對(duì)H2生成具有選擇性催化作用。此外,秸稈熱解中不同氣相產(chǎn)物生成反應(yīng)活化能的計(jì)算結(jié)果也證實(shí)了上述結(jié)論。該文通過熱解制備可燃?xì)獾姆绞揭云跒橛衩捉斩挼奶幚硖峁﹨⒖肌?nbsp;

【文章來源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2019,35(20)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

MFBR-MS熱解試驗(yàn)系統(tǒng)圖Fig.1SchemediagramofMFBR-MSsystem

)2/33(1x)ln(1x)1/3ln(1x)G(9)成核與生長(n=1/4)1/34(1x)ln(1x)1/4ln(1x)G(10)自催化x(1x)lnx/(1x)G(11)n=21/22x1/2xG(12)n=32/33x1/3xG(13)n=43/44x1/4xG(14)化學(xué)反應(yīng)3(1x)2(1x)12G(15)化學(xué)反應(yīng)2(1x)1(1x)1G(16)成核與生長(n=1)(1x)ln(1x)G(17)收縮幾何形狀1xG(18)收縮幾何形狀2/33(1x)1/31(1x)G(19)收縮幾何形狀1/22(1x)1/21(1x)2結(jié)果與討論2.1熱解試驗(yàn)參數(shù)的確定2.1.1流化氣量對(duì)熱解的影響圖2為不同流化氣量下轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時(shí)間的變化。由此可知，隨著流化氣量的增加，反應(yīng)區(qū)的床料逐漸由固定床轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰�，傳熱傳質(zhì)效果增強(qiáng)，熱解氣體產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化速率逐漸加快，并且達(dá)到完全熱解時(shí)間變短。而當(dāng)流化氣量大于500mL/min后其影響程度逐漸減弱，此時(shí)，反應(yīng)區(qū)的床料已達(dá)到充分流化，床層中鼓泡與反混效果較強(qiáng)，反應(yīng)物停留時(shí)間長，反應(yīng)較充分。且繼續(xù)增加流化氣量對(duì)其影響逐漸減弱，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)化率曲線的差異性逐漸變校而當(dāng)流化氣量增加至800mL/min時(shí)，床層中部分小粒徑顆粒已達(dá)到氣力輸送狀態(tài)，轉(zhuǎn)化速率略有增加。所以，本文試驗(yàn)中流化氣量選取達(dá)到充分流化時(shí)的起始?xì)饬繛?00mL/min。圖2流化氣量對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響Fig.2Effectoffluidizationgasflowrateonconversionrate

農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)（http://www.tcsae.org）2019年2382.1.2反應(yīng)器內(nèi)溫度及壓力變化為了判斷反應(yīng)過程的穩(wěn)定性，對(duì)不同熱解溫度下反應(yīng)過程中反應(yīng)區(qū)域的溫度與壓力進(jìn)行在線監(jiān)測，圖3給出的是650℃時(shí)的情況。由圖3a可知，在快速熱解試驗(yàn)中，主反應(yīng)區(qū)的溫度始終在預(yù)設(shè)溫度650℃附近波動(dòng)，在脈沖進(jìn)樣時(shí)，溫度波動(dòng)僅為1.1℃左右，說明流化床內(nèi)溫度基本保持均勻，幾乎不受熱解反應(yīng)吸熱的影響。所以，本研究所采用的反應(yīng)系統(tǒng)具有較好的等溫特性，可實(shí)現(xiàn)玉米秸稈的等溫?zé)峤夥磻?yīng)。由圖3b中可知，脈沖進(jìn)樣過程中會(huì)造成瞬間的壓差波動(dòng)，而后在極短時(shí)間內(nèi)即可恢復(fù)并穩(wěn)定在10.98kPa左右，說明脈沖進(jìn)樣時(shí)對(duì)主反應(yīng)區(qū)壓力產(chǎn)生的影響較小，基本可以忽略。綜上，玉米秸稈在MFBR中催化熱解反應(yīng)過程具有較好的穩(wěn)定性，這也確保了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。2.2溫度對(duì)玉米秸稈熱解氣相產(chǎn)物析出特性影響玉米秸稈在不同溫度下熱解氣轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化情況如圖4所示。溫度是影響熱解過程中多相產(chǎn)物（氣體、焦油、焦炭）產(chǎn)率的最主要因素之一。從圖4可知，在550～750℃的溫度范圍內(nèi)，4種主要?dú)怏w產(chǎn)物（CO、CO2、CH4、H2）的轉(zhuǎn)化速率都隨溫度的升高而快速增加，且達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需的時(shí)間逐漸縮短，說明高溫促進(jìn)熱解反應(yīng)的進(jìn)行。此外，所有氣體產(chǎn)物的主要轉(zhuǎn)化過程（轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%）通常需要3～4s，這是因?yàn)闃悠繁豢焖偎腿氲筋A(yù)設(shè)床溫的流化床反應(yīng)器中，反應(yīng)物在高溫及強(qiáng)擾動(dòng)條件下迅速反應(yīng)，幾乎不受產(chǎn)物擴(kuò)散的影響。a.溫度b.壓降a.Temperatureb.Pressuredrop圖3650℃下流化床內(nèi)溫度和壓降變化Fig.3Temperatureandpressuredropchangesinfluidizedbedat650℃a.COb.CO2

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3096358