生物质热解动力学建模及计算软件开发

发布时间：2020-04-30 04:51

【摘要】：本研究选取六种陆地生物质(杉木、松木、棉秆、麦秆、稻壳和梨叶)为实验原料,利用热重分析仪在氮气气氛下对其热解行为进行了研究,主要考察了升温速率以及六种无机添加剂(NaOH、Na2CO3、Na2SiO3、NaCl、TiO2和HZSM-5)对三种典型木质纤维素类生物质(杉木、松木、棉秆)热解行为的影响。结果表明随着升温速率的增加,热解温区和最大失重速率对应的温度有上升趋势,而最大热解速率有所降低；四种钠盐化合物均使反应向低温区偏移,碱性越强,初始热解温度和最大失重速率对应的温度越低,且NaOH、Na2CO3和Na2SiO3等三种碱性化合物显著降低了生物质的最大失重速率,促进了热解过程的放热效应。利用可视化程序语言Visual Basic 6.0开发了《热分析动力学计算软件》,相比较传统手工计算方法,使用该软件操作简单,可有效避免计算出错,大大提高工作效率,使实验结果更准确。本文选取软件中FWO法、Popescu法两种经典方法对热分析结果进行动力学计算,求取整体热解动力学参数及确定最佳机理函数,结果显示两种方法计算的活化能基本一致,随着转化率的增加,活化能呈增大趋势。通过分析生物质热解机理建立多组分热解动力学模型,采用非线性最小平方拟合方法模拟求解生物质热解动力学三组分参数,发现升温速率对其热解活化能几乎不产生影响,可见在所研究的升温速率范围内,热解机理没有发生变化。用该模型对不同添加剂浸渍的杉木、松木和棉秆热分析数据进行拟合结果表明,碱性添加剂的存在使得半纤维素和纤维素热解活化能降低,中性添加剂NaCl对半纤维素和纤维素热解活化能没有明显改变,而表面酸性添加剂(TiO2、HZSM-5)使得两者热解活化能略有增大,所有添加剂的加入对木质素的热解活化能没有发生显著变化。研究发现用该模型计算木质纤维素类生物质的热解动力学参数比整体热解动力学模型更为合理。
【图文】：

转化技术,生物质

安徽理l一大学硕十论文体转化方法如图1所示。{生物浏l化学转物转换生l阮以旧士闭瓜!汽」回园圈囚圈土﨎川钊图工洲l园川叫热热化学转换换换换换换酉酉酉酉酉酉酉酉酉酉酉酉酉酉旨旨交交交交交交交交交交交交交交交交交交交液液化化化气化化化热解解解换换间间接接接之火火液液化化化成成简简简简燃燃燃化化化乙乙乙甲甲甲氢氢氢水水水甲甲甲木木木水水水木木木木木木木木压压压压料料料工工工醇醇醇醇醇醇气气气煤煤煤醉醉醉炭炭炭煤煤煤住住住燃燃燃生生放放放放油油油产产产产产产产产产气气气气气气气气气气油油油料料料物物气气气气气气门门门门门门门门门门门门门门门门门门门油油油柴柴日日日日日日口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口油油命漏碱图图1生物质的转化技术及利用途径 F19.1ConversionteehnologyandutilizationPathwayofbiomass.2生物质热解技术研究2.1热解技术生物质热解技术作为生物质热化学转化利用领域中的前沿技术，日益受到人们的普遍关注。生物质热裂解是指生物质在完全缺氧或有限氧供给的条件下，生成液态产物(生物油)、气态烃(可燃气)和固体(焦炭及一些惰性成分如灰分等)三种产物的过程，这三种产物的相对比例在很大程度上取决于热解方法和反应条件15]。根据能量供给的方式

曲线,生物质,热解,曲线

DTG曲线最平滑，这可能是山于原来分离的两个DTG峰合并成一个尖而高的峰。2.3.2生物质组成对热解特性的影响图3一图8为六种生物质的热分析曲线。结合图2可以看出，杉木的热解温区最高，稻壳的热解温区最低，从表2中数据可以想到，生物质的热解温区与灰分有关，即灰分含量越低，热解温区越高，这与生物质中矿一物质对’热解的催化作用有关，生物质的灰分含量高意味着其中含有的矿‘物质量多，从而有效降低热解温区_15“]。但是稻壳的热解不呈现这种规律，在六种生物质中，稻壳的灰分产率最高，热解最终残重高达35%，，DTG曲线显示其热解温区并不是最低的
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK6

【参考文献】