几种生物质固定床条件下热解特性的实验研究

发布时间：2020-06-11 12:52

【摘要】：我国生物质能储量丰富,且分布广泛,是十分重要的可再生能源,在我国未来能源供应中占据重要位置。因此合理开发利用生物质能意义重大。本论文利用热重分析仪(TGA)对纤维素类和藻类生物质即花生壳、松针、玉米芯和小球藻的热解特性进行分析。采用FWO和KAS两种方法对生物质热解动力学进行估算。同时利用固定床反应器对四种生物质样品进行固定床热解实验,分析不同热解温度及生物质种类对热解产物的产率及其组分含量的影响。并分别采用红外光谱仪(FT-IR)、气相色谱仪(GC)、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对热解固体产物半焦、气体产物和生物质油进行检测与分析。生物质样品的热解过程可以分为三个阶段：水分析出阶段、挥发分析出阶段和炭化阶段。四种生物质中表征生物质挥发分释放难易程度的综合特性指数D值的大小顺序为：花生壳松针小球藻玉米芯。可见,花生壳的热稳定性较低,挥发分析出特性较好。随着升温速率p的提高,热解区间及最大失重速率对应温度(T2)向高温区移动,最大失重速率(dw/dt)max增大,DTG曲线峰值区间变宽。四种生物质的热解活化能平均值在211.09-291.19 KJ/mol。固定床热解实验结果表明：随着热解温度的升高,气体产率逐渐增加,半焦产率逐渐减小,生物质油产率呈现先增大后减小的趋势,可见热解温度对生物质的热解产物分布影响很大。在低温热解阶段,CO2是热解气体中的主要成分。花生壳和玉米芯热解气体产物中CO产率都随着热解温度的升高而逐渐降低,CH4产率逐渐增加。松针热解时CO产率在600-C达到最大值而小球藻在热解过程中CO产率相对稳定。四种样品在热解过程中H2的产率均随热解温度的升高而迅速增加。本论文将生物质油的组成分为烃类、酸类、醇类、醛酮类、PAHs、苯及其衍生物、酚类及其衍生物、含氧稠环、含氮化合物和其他共十类。花生壳和玉米芯的热解生物质油中含氧化合物含量比较高,小球藻热解生物质油中含氮化合物含量最高。四种热解生物质油中醇类物质的含量都随着温度的升高而降低。芳香族化合物的含量随着热解温度的升高出现先增加后减少的趋势。PAHs的含量在热解温度高于700℃时快速增加。不同官能团在半焦中的含量都随热解温度的升高而逐渐降低。半焦中稠环结构的形成主要集中在500℃-600℃。
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK6

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本文编号：2707932