生物質(zhì)熱解氣化的動(dòng)力學(xué)研究及熵產(chǎn)分析.pdf

1、本文利用熱重分析儀對(duì)生物質(zhì)樣品玉米秸稈和松木鋸末分別進(jìn)行了熱解實(shí)驗(yàn)和半焦CO2氣化實(shí)驗(yàn)和分析，在常用動(dòng)力學(xué)研究基礎(chǔ)上結(jié)合絕對(duì)反應(yīng)速率理論以及非平衡熱動(dòng)力學(xué)理論，對(duì)生物質(zhì)熱解氣化的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，所得主要結(jié)論如下：
　　（1）通過(guò)利用熱重分析儀對(duì)玉米秸稈和松木鋸末進(jìn)行了不同粒徑和不同升溫速率的熱解實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：TG和DTG曲線隨升溫速率的增大均向高溫區(qū)移動(dòng)；粒徑越大，生物質(zhì)樣品間的溫度梯度越大，傳熱限制越明顯。
　

2、　（2）在熱解實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用絕對(duì)反應(yīng)速率理論，通過(guò)Coats-Redfern積分法對(duì)主反應(yīng)區(qū)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了深入研究，求取了其活化焓△H，及特征點(diǎn)處的活化熵與活化自由能，并求取了其反應(yīng)速率常數(shù)，結(jié)果表明：活化熵△S隨著升溫速率的增加而增大，化學(xué)反應(yīng)越加激烈；同時(shí)△G增大，達(dá)到相同失重率所需的溫度升高，反應(yīng)所需反應(yīng)能級(jí)增加。粒徑較小時(shí)，△H降低，熱解充分，殘余半焦質(zhì)量越少。
　　（3）利用n級(jí)反應(yīng)速率模型求取了生物質(zhì)半焦CO2氣化反

3、應(yīng)的活化能E、指前因子A和反應(yīng)級(jí)數(shù)。并利用布多爾分壓原理求取了CO生成量與溫度的關(guān)系。結(jié)果表明：CO的穩(wěn)定性隨反應(yīng)溫度的提高而增大，當(dāng)反應(yīng)溫度高達(dá)1223K時(shí)，CO的生成量達(dá)到98％。
　?。?）在熱分析實(shí)驗(yàn)條件下，通過(guò)利用非平衡熱動(dòng)力學(xué)原理，根據(jù)局域平衡假設(shè)，對(duì)半焦CO2氣化過(guò)程建立了熵產(chǎn)率方程，同時(shí)利用Onsager倒易關(guān)系推出反應(yīng)速率與唯象系數(shù)的關(guān)系，并對(duì)引起熵產(chǎn)率的三個(gè)不可逆因素進(jìn)行了求解分析，結(jié)果表明：傳熱熵產(chǎn)率>化學(xué)反