隨著化石能源的日益緊缺和環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重,生物質(zhì)能的資源化利用引起了全世界的廣泛關(guān)注。農(nóng)業(yè)廢棄物作為我國主要的生物質(zhì)能資源,其潔凈高效轉(zhuǎn)化技術(shù)的研究和開發(fā)對于建立可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng),促進社會經(jīng)濟的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善具有重大意義。基于國內(nèi)外在生物質(zhì)熱解和氣化方面的研究進展及不足,本文以中國4種典型農(nóng)業(yè)廢棄物玉米稈、稻草、棉稈和谷殼為研究對象,深入研究熱解和氣化過程中氣體產(chǎn)物的釋放規(guī)律、形成機理及焦顆粒結(jié)構(gòu)的演變行為,對于深刻揭示生物質(zhì)熱解和氣化機理具有重要的意義。首先采用TG/DTG技術(shù)研究農(nóng)業(yè)生物質(zhì)的熱解特性,獲得生物質(zhì)在揮發(fā)分析出階段的特征參數(shù),定量描述了升溫速率對生物質(zhì)熱解特性的影響,建立了生物質(zhì)熱解的反應(yīng)動力學(xué)模型。結(jié)果表明,農(nóng)業(yè)生物質(zhì)的熱解表現(xiàn)出相似的規(guī)律,熱分解主要集中200-500℃。隨著升溫速率的增大,揮發(fā)分析出階段的起始和終止溫度、峰值溫度均向高溫側(cè)輕微移動,并且主熱解反應(yīng)溫度區(qū)間也在增大。最大熱解速率隨著升溫速率的增大呈線性增大趨勢。三組分模型可以很好地模擬木質(zhì)纖維類生物質(zhì)在不同升溫速率下的熱解行為。半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的熱解活化能分別在98-114kJ/m... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：162 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

生物質(zhì)能利用過程中二氧化碳零排放示意圖

生物質(zhì)作為有機含碳物質(zhì)，其化學(xué)組成主要有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、提取物和少量無機礦物類成分。纖維素、半纖維素和木質(zhì)素相互穿插交織構(gòu)成復(fù)雜的高聚合物體系，可以通過生物化學(xué)法或熱化學(xué)法將其斷裂開。圖1.2給出了斷裂前后三種主要生物質(zhì)組分變化示意圖。在斷裂過程中生物質(zhì)聚合體經(jīng)過重新構(gòu)建從而形成更穩(wěn)定的產(chǎn)物。木質(zhì)素纖維素半纖維素圖1.2斷裂前后三種主要生物質(zhì)組分變化示意圖【川:31纖維素纖維素是生物質(zhì)中最主要的組分，是由脫水D一毗喃式葡萄糖單元通過相鄰糖單元的1位和4位之間的戶糖昔鍵連接而成的線形高分子聚合物，分子式為(C6Hlo05)n(n為聚合度)[l2]，其中碳、氫和氧元素的含量分別為44.44%、6.17%和4939%。纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.3所示。纖維素呈現(xiàn)出晶體結(jié)構(gòu)，不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑等，無還原性，較難水解，其分子量約為 50000~2500000，平均聚合度一般在 10000以上。纖維素的反應(yīng)活性主要取決于葡萄糖單元上經(jīng)基的性質(zhì)，由于空間位阻等因素

圖1.6生物質(zhì)能利用技術(shù)簡圖1生物質(zhì)熱解技術(shù)生物質(zhì)熱解是指在一定的熱力學(xué)條件下，生物質(zhì)在無氧或缺氧環(huán)境中熱裂解、焦炭和可燃?xì)怏w的過程。生物質(zhì)熱解是一個非常復(fù)雜的過程，其真實的若干不同路徑的一次、二次乃至高次反應(yīng)。升溫速率是影響生物質(zhì)熱解特性之一，按照升溫速率的快慢可將生物質(zhì)熱解分為慢速熱解、快速熱解和閃速質(zhì)熱解過程大致可分為三個階段:(l)干燥預(yù)熱階段，在熱量的作用下，首先吸附水以蒸發(fā)的形式釋放出來物質(zhì)發(fā)生解聚及“玻璃化轉(zhuǎn)變”現(xiàn)象，這在一定程度上改變了生物質(zhì)自身。(2)揮發(fā)分析出階段，這是生物質(zhì)熱解過程的主要階段，生物質(zhì)裂解釋放

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]生物質(zhì)直接脫氧液化產(chǎn)物生物石油的分析與精制[D]. 李金花.中國科學(xué)院研究生院（理化技術(shù)研究所） 2008
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本文編號：3141112