生物質(zhì)熱解動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、生物質(zhì)能是重要的可再生資源之一，而熱解是未來(lái)最有前景的生物質(zhì)利用方式之一。通過(guò)對(duì)生物質(zhì)的熱解動(dòng)力學(xué)研究，可以獲得熱解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，對(duì)于判斷熱解反應(yīng)機(jī)理和影響因素以及優(yōu)化反應(yīng)條件具有重要意義。 利用熱分析儀，在氮?dú)鈿夥障?，采用不同升溫速率和催化劑?duì)三種生物質(zhì)(馬尾松、棉稈和杉木)熱解行為進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)考察了升溫速率、生物質(zhì)組成和催化劑對(duì)三種生物質(zhì)熱解行為的影響，研究表明：隨著升溫速率的增加，TG和DTG曲線均向高溫側(cè)移動(dòng)；灰分

2、越高，熱解溫度和達(dá)到最大熱解速率對(duì)應(yīng)的溫度越低，揮發(fā)分越高，最大熱解速率越高；NaOH、Na2CO3、Na2SiO3和NaCl使初始熱解溫度和最大失重速率對(duì)應(yīng)的溫度向低溫區(qū)移動(dòng)。TiO2和HZSM-5對(duì)馬尾松和杉木的初始熱解溫度和最大失重速率沒(méi)有明顯影響，卻提高了棉稈的初始熱解溫度和最大失重速率對(duì)應(yīng)的溫度；堿性催化劑NaOH、Na2CO3和Na2SiO3可以明顯降低最大失重速率，NaCl和HZSM-5趨向提高最大失重速率，TiO2對(duì)最大

3、失重速率幾乎沒(méi)有影響；NaOH、Na2CO3堿性催化劑可增大熱解的放熱峰，而TiO2和HZSM-5對(duì)熱解的反應(yīng)熱影響很小。 根據(jù)熱重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用Flynn-Wall-Ozawa法求出了生物質(zhì)熱解反應(yīng)的活化能。利用雙外推法計(jì)算表明：未處理試樣在主要揮發(fā)分脫除階段的最佳機(jī)理函數(shù)是Z-L-T方程(F(α)={[1/(1-α)]1/3-1}2)，熱解過(guò)程受三維擴(kuò)散控制。而該法不能確定催化熱解的機(jī)理函數(shù)。通過(guò)Popescu法計(jì)算表明：對(duì)

4、于未處理的試樣，在250℃～350℃區(qū)間內(nèi)，Z-L-T方程是最佳機(jī)理函數(shù)，而在350℃～370℃區(qū)間內(nèi)，Jander方程(F(α)=[1-(1-α)1/3]2)是最佳機(jī)理函數(shù)。對(duì)于催化劑處理的試樣，在250℃～290℃區(qū)間內(nèi)，Z-L-T方程是最佳機(jī)理函數(shù)。利用不同溫度段的最佳機(jī)理函數(shù)求出了對(duì)應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。比較發(fā)現(xiàn)，采用三種不同的方法，計(jì)算的活化能較為接近，推出的機(jī)理函數(shù)基本一致。 在氧氣氣氛下，采用不同升溫速率對(duì)生物質(zhì)裂解油的

5、熱解行為進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)考察了不同氣氛和升溫速率對(duì)生物質(zhì)裂解油燃燒特性的影響。根據(jù)熱重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用Flynn-Wall-Ozawa法求出了生物質(zhì)裂解油燃燒反應(yīng)的活化能。用Popescu法確定了400℃～430℃內(nèi)燃燒的最佳機(jī)理函數(shù)，發(fā)現(xiàn)二級(jí)化學(xué)反應(yīng)(F(α)=(1-α)-1)、三級(jí)化學(xué)反應(yīng)(F(α)=(1-α)-2)和3/2級(jí)化學(xué)反應(yīng)(F(α)=(1-α)-1/2)可以分別用來(lái)很好地描述不同溫區(qū)的燃燒過(guò)程。通過(guò)不同溫度段的最佳機(jī)理函數(shù)求