生物質(zhì)熱解動力學研究.pdf

1、生物質(zhì)能是重要的可再生資源之一，而熱解是未來最有前景的生物質(zhì)利用方式之一。通過對生物質(zhì)的熱解動力學研究，可以獲得熱解反應動力學參數(shù)，對于判斷熱解反應機理和影響因素以及優(yōu)化反應條件具有重要意義。 利用熱分析儀，在氮氣氣氛下，采用不同升溫速率和催化劑對三種生物質(zhì)(馬尾松、棉稈和杉木)熱解行為進行了研究。實驗考察了升溫速率、生物質(zhì)組成和催化劑對三種生物質(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；灰分

2、越高，熱解溫度和達到最大熱解速率對應的溫度越低，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應的溫度向低溫區(qū)移動。TiO2和HZSM-5對馬尾松和杉木的初始熱解溫度和最大失重速率沒有明顯影響，卻提高了棉稈的初始熱解溫度和最大失重速率對應的溫度；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對最大

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

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)是最佳機理函數(shù)。對于催化劑處理的試樣，在250℃～290℃區(qū)間內(nèi)，Z-L-T方程是最佳機理函數(shù)。利用不同溫度段的最佳機理函數(shù)求出了對應的動力學參數(shù)。比較發(fā)現(xiàn)，采用三種不同的方法，計算的活化能較為接近，推出的機理函數(shù)基本一致。 在氧氣氣氛下，采用不同升溫速率對生物質(zhì)裂解油的

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