無(wú)氧氣化過(guò)程中生物質(zhì)熱解及半焦燃燒的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、能源危機(jī)與溫室效應(yīng)使高效低污染的近零排放系統(tǒng)備受關(guān)注。以生物質(zhì)為原料的無(wú)氧氣化制氫系統(tǒng)不但能夠利用廢棄的生物質(zhì)制取高純度氫氣，而且可以同時(shí)獲得便于后續(xù)存儲(chǔ)和利用的高濃度CO2?；贑aO吸收體氣化法是生物質(zhì)無(wú)氧氣化制氫技術(shù)的核心。本文對(duì)CaO存在條件下生物質(zhì)的熱解反應(yīng)以及生物質(zhì)半焦的富氧燃燒反應(yīng)這兩個(gè)工藝中的重要過(guò)程開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究，為下一步生物質(zhì)無(wú)氧氣化技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)提供參考。
　　 利用熱重-傅立葉變換紅外分析聯(lián)用(TG-F

2、TIR)與XRD分析相結(jié)合的方法研究了生物質(zhì)木屑在CaO存在條件下的常壓熱解反應(yīng)特性，并獲得CaO添加量、升溫速率對(duì)生物質(zhì)常壓熱解失重過(guò)程和揮發(fā)份的析出過(guò)程的影響特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明CaO吸收劑的加入改變了生物質(zhì)木屑的熱解特性，在低溫?zé)峤怆A段CaO能夠吸收部分生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的CO2，產(chǎn)生CaCO3，同時(shí)能夠吸收H2O產(chǎn)生Ca(OH)2，在高溫?zé)峤怆A段CaCO3和Ca(OH)2又分解生成CaO，CO2和H2O。CaO的添加量越大，對(duì)熱解過(guò)程

3、的影響越顯著。同時(shí)CaO吸收劑的加入還降低了熱解氣中H2O、CO、CH4以及羰基、芳香烴和酚等焦油類(lèi)物質(zhì)的析出。升溫速率提高，熱解初始失重溫度變大，造成熱解曲線失重部分整體向高溫方向移動(dòng)，且半焦產(chǎn)率增加。
　　 利用加壓熱重分析儀(PTGA)、氣相色譜分析儀以及XRD分析相結(jié)合研究了壓力對(duì)CaO存在條件下生物質(zhì)熱解反應(yīng)的影響特性。結(jié)果表明壓力對(duì)木屑熱解過(guò)程有明顯的影響。隨壓力的提高，熱解初始失重溫度變大，造成熱解曲線失重部分整體

4、向高溫方向移動(dòng)，熱解半焦產(chǎn)率提高。對(duì)于CaO存在條件下的木屑熱解過(guò)程，提高壓力能夠促進(jìn)CaO吸收CO2的碳酸化反應(yīng)，同時(shí)提高所產(chǎn)生CaCO3的煅燒分解溫度，有利于生物質(zhì)無(wú)氧氣化制氫系統(tǒng)氣化爐中CO2的吸收固定。熱解壓力的提高還可以抑制熱解焦油類(lèi)物質(zhì)的揮發(fā)，增加焦油類(lèi)物質(zhì)通過(guò)CaO吸收劑的停留時(shí)間，有利于生物質(zhì)無(wú)氧氣化過(guò)程中焦油的去除和分解。
　　 利用加壓熱重分析儀(PTGA)、掃描電鏡(SEM)技術(shù)相結(jié)合研究了生物質(zhì)木屑熱解半

5、焦的加壓富氧燃燒特性，考察不同熱解條件和不同燃燒氣氛對(duì)熱解半焦燃燒特性的影響。結(jié)果表明加壓或CaO存在的條件下所獲得的半焦反應(yīng)活性變差，使得半焦的燃燒著火溫度升高，半焦燃燒穩(wěn)定性變差。在壓力不變的條件下，隨著O2濃度的增加，燃燒初始失重溫度變小，造成燃燒曲線失重部分整體向低溫方向移動(dòng)，燃燒著火溫度降低，燃燒穩(wěn)定性整體提高。保持O2濃度不變時(shí)，在常壓～1.3MPa范圍內(nèi)提高反應(yīng)壓力力，對(duì)半焦的燃燒特性有類(lèi)似的影響。保持O2分壓不變，提高反