華中和西南區(qū)秸稈熱解特性研究.pdf

1、生物質(zhì)能是世界第四大能源之一，農(nóng)作物秸稈是一種重要的生物質(zhì)資源。生物質(zhì)的熱解利用越來越受到各國的重視，利用熱解技術(shù)獲取生物質(zhì)能是未來最有前景的生物質(zhì)能利用方式之一。本研究以油菜、水稻、玉米、小麥和棉花秸稈為研究對象，采用SDT-Q600型同步熱分析儀，對秸稈進(jìn)行熱解試驗(yàn)，結(jié)合木質(zhì)纖維含量和熱化學(xué)工程特性對秸稈進(jìn)行熱解特性分析。建立了熱解動力學(xué)模型，獲取秸稈的熱解動力學(xué)參數(shù)。利用DSC曲線求取了熱解過程吸熱量。主要研究結(jié)論如下:
　

2、　(1)秸稈熱解TG曲線表現(xiàn)形狀基本上是類似的，TG曲線呈現(xiàn)為“S”型。但是在熱解反應(yīng)的起始和終止溫度、失重速率以及失重速率峰值點(diǎn)、殘余物含量等方面的特征有一定的差異。由TG曲線來看，可以將熱解過程分為預(yù)加熱和干燥階段、預(yù)熱解階段、固體分解階段和殘?zhí)糠纸怆A段四個(gè)階段。
　　(2)油菜、水稻、小麥和棉花試樣的TG曲線基本重合，玉米試樣的TG曲線與其他試樣的明顯不同。五種秸稈試樣的DSC曲線走勢類似，但是各個(gè)試樣DSC曲線間的熱流值均

3、不相等;三個(gè)地區(qū)小麥秸稈試樣的DTG曲線均不相同，最大熱解速率也各不相等，云南和湖北地區(qū)的小麥秸稈試樣在低溫區(qū)出現(xiàn)了明顯的側(cè)峰;四川、湖北和云南三個(gè)地區(qū)小麥秸稈試樣的DSC曲線差異明顯，各個(gè)試樣DSC曲線間的熱流值均不相等，四川地區(qū)小麥秸稈試樣出現(xiàn)明顯的峰值，其他兩個(gè)地區(qū)秸稈試樣不明顯。說明秸稈的種類和產(chǎn)地均對秸稈的熱解特性有影響。
　　(3)油菜秸稈熱解主要失重的第一階段活化能分布在35.10～37.30 kJ/mol的范圍內(nèi)，

4、第一階段的頻率因子分布在0.12～0.39 S-1的范圍內(nèi);第二階段的活化能分布在112.77～124.99 kJ/mol的范圍內(nèi)，第二階段的頻率因子分布在7.07E+06～8.73E+07 S-1的范圍內(nèi)，線性相關(guān)系數(shù)0.99。小麥秸稈熱解主要失重第一階段的活化能分布在48.51～132.37kJ/mol的范圍內(nèi)，第一階段的頻率因子分布在5.64～8.85E+07 S-1的范圍內(nèi);第二階段的活化能分布在75.07～144.38kJ/m

5、ol的范圍內(nèi)，第二階段的頻率因子分布在2.27E+03～3.4E+09的范圍內(nèi)。線性相關(guān)系數(shù)r都在0.99以上。玉米秸稈熱解主要失重第一階段的活化能分布在59.79～89.86kJ/mol的范圍內(nèi)，第一階段的頻率因子分布在5.62E+01～4.4E+04 S-1的范圍內(nèi);第二階段的活化能分布在96.35～121.98kJ/mol的范圍內(nèi)，第二階段的頻率因子分布在1.09E+05～3.89E+07 S-1的范圍內(nèi)，線性相關(guān)系數(shù)都在0.99

6、以上。水稻秸稈樣品的熱解失重階段的活化能分布在89.21～101.08kJ/mol之間，頻率因子分布在4.97E+04～3.53E+05 S-1的范圍內(nèi)，相關(guān)系數(shù)都在0.99以上。油菜秸稈的吸熱量在414.41～1182J/g的范圍內(nèi)，小麥秸稈的吸熱量在586.16～2525.37 J/g的范圍內(nèi)，玉米秸稈的吸熱量在2486.88～2873.92J/g的范圍內(nèi)，水稻秸稈的吸熱量在1680.75～2374.5J/g的范圍內(nèi)。小麥秸稈的吸熱

7、量變動范圍較廣，玉米秸稈的吸熱量比較集中。油菜、小麥、玉米和水稻秸稈的熱解吸熱量各不相同，差異很大。玉米秸稈樣品的吸熱量平均值最大，比較集中;而小麥秸稈樣品的熱解吸熱量均值最小，說明秸稈種類對熱解吸熱量影響很大。
　　(4)通過對小麥和玉米秸稈的吸熱量對比，湖北產(chǎn)區(qū)的這兩種秸稈吸熱量都較其他兩個(gè)產(chǎn)區(qū)的秸稈樣品大;湖北產(chǎn)區(qū)的這兩種秸稈同樣具有較高的低位熱值，說明地域?qū)斩挓峤馕鼰崃坑杏绊?，同時(shí)具有較高低位熱值的秸稈種類的熱解吸熱量普