生物质热解实验及动力学研究

发布时间：2020-07-01 17:13

【摘要】： 生物质能源的开发与利用对缓解我国能源和环境压力,促进社会经济的发展和生态环境的改善具有重大的意义。生物质热解技术是有效利用生物质能源的方法之一。本文综述了各国生物质能的利用现状和形势,结合我国生物质能利用的具体状况和研究形势给出了本文的研究方法和研究内容。从3个角度(生物质组成、物质能量传递和反应进程)分析了生物质热解反应机理,简要介绍了生物质热解反应的动力学理论。选取三种湖南省比较常见的天然生物质松树皮、稻秆和竹子为实验原料对生物质的热解进行了研究。分别对三种生物质试样进行了工业分析和热重分析。热解实验采用线性升温的方法,在氮气气氛下进行,并用高纯氮气作为保护气体,对不同升温速率、不同颗粒粒度和不同生物质组成的试样产生的TG和DTG曲线进行了分析,通过对影响生物质材料热解的各种因素的分析,进而得出了影响生物质材料热解的主要影响因素和一般规律。通过工业分析可以看出生物质具有挥发份含量高、灰份含量低、低发热量的特点。对TG和DTG曲线的分析结果表明: (1)生物质的热解行为可以分成两个明显的反应阶段; (2)升温速率影响试样热解的最大失重率以及热解的温度范围,升温速率的提高有利于生物质的热解反应; (3)颗粒粒度对热解的影响较小,颗粒粒度越小越有利于热解的进行; (4)生物质中的灰分越大,达到最大热解速率对应的温度越低,最终固体残余量越大;挥发分越大,最大热解速率越高;水分越大,第一阶段失重率越高。生物质的热解分为两个阶段,建立了生物质热解反应动力学模型,用Li Chung-Hsiung法将数据代入9种典型的固体热解机理函数中进行拟合,比较他们的相关系数和偏差,选出线性最好的几种机理函数,再用Malek来确定最有可能的机理函数。结果表明可以用R2模型和F1模型分别来描述松树皮两个阶段的反应机理,用R3模型和D3模型分别来描述稻秆两个阶段的反应机理,用R2模型来描述竹子两个阶段的反应机理,最后通过选出的最佳机理函数用积分法分别求出不同实验条件下的反应动力学参数,即反应活化能E和指前因子A。
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK6

【引证文献】