遼寧北票山區(qū)荊條遍布,其作為生物能源石油草種,具有含油率和熱值較高的特點。目前尚處于未開發(fā)利用階段,國內(nèi)外學者對其研究較少,具有一定的開發(fā)潛力。本文以荊條為研究對象,利用熱化學轉(zhuǎn)化法對荊條進行表征和分析,通過熱重試驗和熱重紅外（TG-FTIR）技術(shù)研究其熱解特性、熱解氣體產(chǎn)物和熱解反應動力學,同時在N2氣氛下利用固定床試驗臺考察實驗溫度對熱解三態(tài)產(chǎn)物的組成影響和分布規(guī)律,以及CO2氣氛下高溫熱解生物炭的研究。首先對荊條樣品的理化性質(zhì)進行分析,結(jié)果表明其具有較高的揮發(fā)分（73.83%）、較低的灰分（1.65%）、較高的C、H、O含量和微量的S含量的特點,熱值為17565.06 kJ/kg,具有良好的燃料性;生化組成成分按含量高低為纖維素（40.2%）>半纖維素（34.6%）>木質(zhì)素（21.1%）。其次采用TG-FTIR技術(shù)對荊條在N2氣氛、升溫速率為20℃/min的條件下進行熱解,分析其熱解過程和熱解揮發(fā)性產(chǎn)物的析出特性,并在相同熱重試驗條件下與秸稈和稻殼的熱解特性進行對比。結(jié)果表明:荊條熱解過程可分為四個階段,即失水干燥階段,預熱解過渡階段,熱解揮發(fā)分析出階段,熱解炭化階段... 

【文章來源】：東北電力大學吉林省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１全球一次能源消費量份額??

?第２章實驗儀器與試驗方法???２．３研究方法??２．３．１熱重實驗??本實驗采用瑞士?ＭＥＴＴＬＥＲＴＯＬＥＤＯ公司生產(chǎn)的ＴＧＡ／ＤＳＣ１型熱重分析儀，如圖２－１??所示，利用熱重分析儀監(jiān)測荊條樣品質(zhì)量隨熱解溫度變化的衰減。實驗所選取的荊條樣品??粒徑均小于０．２?ｍｍ，分別在Ｎ：和ＣＣｈ氣氛下展開實驗。實驗樣品質(zhì)量為丨０±０．０１?ｍｇ，??ＴＧＡ?測試在?２５？９００°Ｃ范圍內(nèi)，升溫速率為?２０°Ｃ／ｍｉｎ、３０°Ｃ／ｍｉｎ、４０°Ｃ／ｍｉｎ?和?５０°Ｃ／ｍｉｎ。??Ｎ：和ＣＯ：的流量是通過納入ＴＧＡ單元的質(zhì)量流量控制器控制，保護氣為Ｎ：：，總流速為７０??ｍＬ／ｍｉｎ（保護氣體：２０ｍＬ／ｍｍ；吹掃氣體：５０ｍＬ／ｍｉｎ＞。實驗前的準備階段將Ａｈ〇；材質(zhì)??的坩堝用馬弗爐煅燒，以保證坩堝內(nèi)的清潔性，避免有其他雜質(zhì)影響實驗結(jié)果；檢查質(zhì)量??流量計是否準確，避免載氣流量過大或過�。粚⒎磻獨獯祾咂脚_５?ｍｉｎ以上，以保證空氣??排凈，避免影響實驗結(jié)果。??雀”一ｊ??ｍａｍｍｍｔｍ??圖２－１熱重分析儀??２．３．２熱重紅外實驗??熱重紅外實驗是由瑞士?Ｍｅｔｔｌｅｒ－Ｔｏｌｅｄｏ生產(chǎn)的ＴＧＡ／ＤＳＣ１型熱重分析儀和美國Ｔｈｅｒｍｏ??Ｆｉｓｈｅｒ公司的ＮＩＯＬＥＴ?ＩＳ１０型氣相傅里葉變化紅外光譜分析儀的聯(lián)用實驗如圖２－２所示，??是為探宄樣品熱反應過程中所產(chǎn)生的熱解氣釋放規(guī)律和產(chǎn)出類型。簡單描述為由熱重分析??儀在不同溫度下所產(chǎn)生的熱解氣，通過載氣的吹掃入紅外分析儀的氣體分析池中進行分??析。實驗中的熱重部分設(shè)置與準備同熱重實驗相同，實驗樣品質(zhì)量為１〇±〇．〇１?ｍｇ，?ＴＧＡ??－１１?－??

?東北電力大學工程碩士學位論文???測試在２５？９００°Ｃ范圍內(nèi)，升溫速率為２０°Ｃ／ｍｉｎ，Ｎ：流量５０?ｍＬ／ｍｍ。設(shè)置紅外分析儀掃描??時間為４５ｍｉｎ，分辨率為々ｃｍ－、掃描次數(shù)３２次，光譜檢測范圍＾（Ｋ＾ＯＯｃｎｒ１波數(shù)段。??實驗前的準備階段，檢查熱重紅外聯(lián)用裝置的氣密性，防止有空氣的流入；用Ｎ２吹掃３０?ｍｍ??以上，以保證整個裝置完全處與Ｎ２氣氛下，避免影響實驗結(jié)果；保證并確認聚四氟乙烯材??質(zhì)的導管和紅外分析儀氣室預熱至１８０°Ｃ，避免樣品釋放的熱解氣冷凝從而影響實驗結(jié)果。??圖２－２熱重紅外聯(lián)用儀??２．３．３固定床熱解實驗??利用自行搭建的小型生物質(zhì)固定床熱解實驗臺，探究荊條在ｎ２氣氛下低溫到高溫熱解??過程的變化規(guī)律和ｃｏ２氣氛下高溫熱解生物炭的變化規(guī)律。實驗臺由自主設(shè)計并搭建而成??如圖２－３所示，主要由以下幾個部分組成：氣路系統(tǒng)、預熱系統(tǒng)、反應系統(tǒng)、溫度采集和??控制系統(tǒng)、冷卻收集系統(tǒng)和氣體收集系統(tǒng)。實驗臺主要加熱源為硅碳管（內(nèi)徑：４０?ｍｍ），??嵌套在預熱段和反應段的白鋼管（內(nèi)徑：３８?ｍｍ，倆段長度均為５００?ｍｍ），輔助加熱源為??伴熱帶，纏套在非反應管路中，以防止揮發(fā)性氣體冷凝堵塞管路。實驗臺的溫度控制裝置??采用ＰＩＤ和調(diào)壓器的組合裝置，以確保實驗所需升溫速率和終止停留溫度；溫度采集裝置??是由數(shù)據(jù)采集傳輸儀和Ｋ型熱電偶聯(lián)用，一共有三個采集點分布在反應段（２個）和預熱??段（１個）；冷凝裝置則是由三個冷凝瓶串聯(lián)置于冰水浴中，以保證對揮發(fā)性氣體中可冷??凝部分的完全收集；氣體收集則是由集氣袋收集經(jīng)冰水浴不可冷凝的氣體，再由ＧＣ測試??分析。??－１２?－??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]蘆葦稈熱解特性及動力學分析[J]. 張旭,孫姣,范贏,曹永全,陳文義.  生物質(zhì)化學工程. 2019(04)
[2]節(jié)約能源是中國新型工業(yè)化的客觀需要[J]. 梁冬平.  科技與創(chuàng)新. 2019(11)
[3]能源結(jié)構(gòu)隨能源需求增長而持續(xù)多樣化——2018年世界能源統(tǒng)計年鑒解讀[J]. 錢伯章,李敏.  中國石油和化工經(jīng)濟分析. 2018(08)
[4]我國生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]. 趙曉輝,王博.  西部皮革. 2018(08)
[5]玉米秸稈熱解特性及動力學研究[J]. 李保衛(wèi),李解,楊仲禹,胡慶成,韓繼鋮.  太陽能學報. 2017(12)
[6]熱解溫度對稻殼生物炭特性的影響[J]. 林貴英,陳偉,劉文質(zhì),董安民,邵敬愛,張世紅,楊海平,陳漢平.  沈陽農(nóng)業(yè)大學學報. 2017(04)
[7]荊條的生物學特性及其在遼西地區(qū)的分布和保護利用價值[J]. 張進余.  現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技. 2017(02)
[8]我國東北地區(qū)秸稈炭化氣態(tài)產(chǎn)物的分析[J]. 鄭勝楠,王永剛,孟軍,陳溫福,張志霞.  江蘇農(nóng)業(yè)科學. 2016(12)
[9]中國生物質(zhì)能源發(fā)展現(xiàn)狀及問題思考[J]. 張哲.  科技創(chuàng)新與應用. 2016(22)
[10]基于TG-FTIR分析的柳桉熱解特性研究[J]. 茹斌,王樹榮,林海周,孫武星,駱仲泱.  工程熱物理學報. 2015(09)



本文編號：3372494