【摘要】：油棕是馬來西亞和印度尼西亞的主要經(jīng)濟(jì)作物,其廢棄物的高效、潔凈轉(zhuǎn)化技術(shù)的開發(fā)和研究不僅有益于東南亞各國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,而且對(duì)地區(qū)的環(huán)境保護(hù)和能源利用也有著重要意義。本文依托華中科技大學(xué)煤燃燒實(shí)驗(yàn)室和新加坡南洋理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)工程研究院國(guó)際合作項(xiàng)目“油棕廢棄物的能源化利用”對(duì)油棕廢棄物的熱解技術(shù)展開了全面的研究,所做的工作主要有以下幾個(gè)方面: 利用熱重分析儀(TG)對(duì)油棕廢棄物和生物質(zhì)主要組分(半纖維素,纖維素和木質(zhì)素)的熱解特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,對(duì)比分析了它們?cè)跓崾е厍�中體現(xiàn)出的不同規(guī)律并計(jì)算了各自的動(dòng)力學(xué)參數(shù),同時(shí)還研究了升溫速率和生物質(zhì)樣品的顆粒尺寸對(duì)生物質(zhì)熱解特性的影響。鑒于TG 和傅立葉紅外光譜儀(FTIR)聯(lián)用技術(shù)的快速性和在線分析的特點(diǎn),利用TG-FTIR 對(duì)油棕廢棄物的熱裂解的氣體產(chǎn)物的析出特性進(jìn)行了檢測(cè)分析,主要研究了熱解溫度對(duì)氣體產(chǎn)物的影響,并從化學(xué)結(jié)構(gòu)入手,分析了生物質(zhì)的熱解行為以及氣體產(chǎn)物的形成機(jī)理,結(jié)果表明生物質(zhì)樣品熱解的主要?dú)怏w產(chǎn)物為CO2、CO、CH4、H2O 和有機(jī)碳?xì)浠衔?溫度對(duì)油棕廢棄物熱解,尤其對(duì)熱解產(chǎn)物的成分有顯著作用,這為生物質(zhì)熱解機(jī)理的研究提供了依據(jù)。 基于簡(jiǎn)單格子法,在熱重分析儀上對(duì)三組分(半纖維素,纖維素和木質(zhì)素)間的相互作用進(jìn)行了詳細(xì)的研究,發(fā)現(xiàn)三種組分間不存在明顯的相互作用,它們?cè)跓峤膺^程中獨(dú)立的發(fā)揮著重要作用,并建立了與生物質(zhì)熱解特性和三組分含量相關(guān)的數(shù)學(xué)模型,以預(yù)報(bào)生物質(zhì)樣品的熱解特性或用于計(jì)算樣品中三組分含量,計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很好的一致性。然而對(duì)于天然生物質(zhì),所含灰分對(duì)其熱解有顯著的影響,為了詳細(xì)了解礦物質(zhì)灰分對(duì)生物質(zhì)熱解特性的影響,接著引入了六種主要金屬(K、Mg、Ca、Na、Fe 和Al)的礦物質(zhì)鹽或氧化物,在熱重分析儀上研究了礦物質(zhì)對(duì)三組分的熱解失重特性的影響,并利用TG-FTIR 聯(lián)用技術(shù)在線分析了灰分對(duì)油棕廢棄物熱解失重和氣體產(chǎn)物釋放特性的影響,為全面理解礦物質(zhì)灰分的存在對(duì)生物質(zhì)熱解特性的影響打下了基礎(chǔ)。 為進(jìn)一步了解生物質(zhì)熱裂解機(jī)理和裂解產(chǎn)物(氣體產(chǎn)物、液體生物油和固體焦炭)的形成特性,采用堆積床和氣相色譜儀、FTIR、掃描電鏡、還有色譜質(zhì)譜聯(lián)用等分析技術(shù)對(duì)油棕廢棄物熱解產(chǎn)物特性進(jìn)行了詳細(xì)研究,發(fā)現(xiàn)在堆積床上生物質(zhì)的熱解主要發(fā)生在400-700°C,對(duì)生物質(zhì)的裂解機(jī)理有了一定的了解和認(rèn)識(shí)。
【圖文】：

圖 1.1 纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)[8]2. 半纖維素半纖維素在化學(xué)性質(zhì)上與纖維素相似，是由不同的己、戊糖基組合，通過 β-l鍵聯(lián)接而成的不均一聚糖，如圖 1.2 所示。半纖維素幾乎包括了所有的糖類，糖、甘露糖、木糖、樹膠醛糖等等。半纖維素的化學(xué)分子式為(C5H8O4)n，其聚較低，約為 150-200，平均分子量一般小于 30,000。半纖維素與纖維素不同，為雜亂的支鏈多聚糖，結(jié)構(gòu)無定性，易溶于堿性溶液，易水解，熱穩(wěn)定性比纖，熱解容易。構(gòu)成半纖維素的糖大概可分為戊糖和已糖，，其中硬木質(zhì)生物質(zhì)中主要成分，而軟木質(zhì)生物質(zhì)中已糖為主要成分。半纖維素易溶于堿性溶液，約質(zhì)化學(xué)組成的 20-40%。在生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用研究中，木聚糖往往代替半纖12]。木聚糖是木糖 C5H804的聚合體，是生物質(zhì)半纖維素的一種主要組分，可以木糖，木糖在半纖維素中是最主要的成分。木聚糖的高位發(fā)熱量為 17.75MJ/k

圖 1.1 纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)[8]2. 半纖維素半纖維素在化學(xué)性質(zhì)上與纖維素相似，是由不同的己、戊糖基組合，通過 β-氧橋鍵聯(lián)接而成的不均一聚糖，如圖 1.2 所示。半纖維素幾乎包括了所有的糖類葡萄糖、甘露糖、木糖、樹膠醛糖等等。半纖維素的化學(xué)分子式為(C5H8O4)n，其度比較低，約為 150-200，平均分子量一般小于 30,000。半纖維素與纖維素不同結(jié)構(gòu)為雜亂的支鏈多聚糖，結(jié)構(gòu)無定性，易溶于堿性溶液，易水解，熱穩(wěn)定性比素差，熱解容易。構(gòu)成半纖維素的糖大概可分為戊糖和已糖，其中硬木質(zhì)生物質(zhì)糖占主要成分，而軟木質(zhì)生物質(zhì)中已糖為主要成分。半纖維素易溶于堿性溶液，生物質(zhì)化學(xué)組成的 20-40%。在生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用研究中，木聚糖往往代替半素[9-12]。木聚糖是木糖 C5H804的聚合體，是生物質(zhì)半纖維素的一種主要組分，可解成木糖，木糖在半纖維素中是最主要的成分。木聚糖的高位發(fā)熱量為 17.75MJ/
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：X705

【引證文獻(xiàn)】

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6 趙向富;生物質(zhì)流化床氣化實(shí)驗(yàn)研究與模擬[D];華中科技大學(xué);2006年

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9 孫婷婷;基于CO_2捕集的生物質(zhì)催化熱解[D];華中師范大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2640097