海藻和毛豆秆的资源化研究

发布时间：2020-07-25 14:30

【摘要】：在能源资源利用过程中，化石能源因其储量有限、不可再生性及对环境的污染性等严重影响着人们的用能安全，为此国内外研究者致力于寻找可替代能源。生物质储能巨大、分布广泛、可再生及对环境污染小，被公认为化石燃料的最有潜力的替代能源，故研究生物质的能源化利用，对缓解能源危机、改善环境等有重要作用。我国海洋面积辽阔，海藻产量居世界之首，作为农业大国，农业残余物秸秆产量甚高，而毛豆秆在秸秆中比例很大，故选取海藻及毛豆秆作为研究研究对象具有代表性。本文分别利用干燥箱、管式炉、微波炉、热重分析仪和灰熔融测试仪对毛豆秆和海藻的干燥、热解和燃烧特性进行研究，为海藻和毛豆秆的能源化生产过程提供理论基础和研究依据。通过对海藻、毛豆秆的不同初始含水率、干燥剂含量及干燥温度对物料干燥特性的影响研究可知，初始含水率越低，干燥速率越大。海藻和毛豆秆初始含水率为60%与15%相比，单位产量海藻所需的干燥时间高3.83倍，而毛豆秆的对应值为5.53倍。当干燥剂添加量为10%和15%时，单位产量海藻所需的干燥时间分别是未添加干燥剂时的1.96和5.08倍。干燥温度为100℃、110℃和120℃时，海藻的平均干燥速率比干燥温度为90℃时分别高9.20%、47.71%和61.97%，毛豆秆的平均干燥速率比干燥温度为90℃时高11.90%、51.19%和153.74%。不同干燥温度下，海藻干燥的活化能小于毛豆秆干燥的活化能，相比之下更容易干燥。以毛豆秆为实验原料，研究不同热解温度、物料和金属氧化物催化剂对毛豆秆热解产生的可燃气（CO、H2）生成特性和最终失重率的影响。实验发现，提高热解温度，可燃气的产量和最终失重率增大；高温热解时，毛豆秆粒径对热解的影响很小，最终失重率维持在约9.3%；金属氧化物Al2O3、Fe2O3、Ni2O3和CaO催化热解毛豆秆，可提高可燃气的产量，但会减小最终失重率，减小率最大可达9.84%。研究了不同微波功率、不同金属氧化物和不同金属盐对海藻微波热解的影响。实验发现，提高微波功率会增大海藻升温速率和终温，微波功率为2250W比750W时，固相产率降低22.05%，气相产率升高39.45%。分别添加5%CuO和MgO后，固相和液相产率最大降幅分别为14.35%和11.04%，添加CuO和MgO后，电能消耗量分别提高1.44%、降低40.76%。分别添加5%MgCl2、ZnCl2和NaH2PO3后，固相产率分别提高3.98、1.13和2.31%，液相产率分别提高了6.3、16.92和0.71%，微波吸收效果为ZnCl2＞NaH2PO3＞MgCl2。利用热重分析仪对海藻和毛豆秆的不同混合比（0:100、15:85、30:70、45:55和100:0）情况下的燃烧特性进行研究可知，挥发分析出速率大于固定碳燃烧速率，随着海藻量提高，着火温度逐渐降低，最大相差11.99%，燃尽温度逐渐提高，最大增幅为32.27%。随着温度的升高，灰锥体积不断减小，在此过程中会多次经历收缩和膨胀的过程，特别是达到半球温度之后，达到流动温度之前表现得更明显。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S216

【参考文献】