生物质螺旋式热解及产物特性研究

发布时间：2020-09-15 14:53

　　面对日益严峻的能源问题和环境问题,寻找一种可再生的清洁能源至关重要。而生物质能作为分布广泛、种类繁多和价格低廉的可再生能源,可以作为化石能源的替代性能源。生物质能转化利用技术中,热解是最为有效的转化低品位能到高品位能的技术之一。生物质的热解特性研究在解决能源问题方面具有相当重要的意义。本论文通过开展松木屑和干化污泥的螺旋式热解实验以研究不同热解温度和固体停留时间对热解过程中的质量和能量分布、热解产物的特性研究、重金属分布以及潜在生态危险分析等的影响。主要内容如下：(1)松木屑和干化污泥热解的热重分析说明了可将热解过程分为3个阶段,分别是水分挥发、大部分有机物的降解和残渣的降解,其中,第二个阶段是主要的热解反应阶段。在该阶段,松木屑的质量损失是71.56%,而干化污泥的是47.29%。(2)在生物质热解过程中,质量损失约为1.4～11.8%。在松木屑螺旋式热解实验中,随着热解温度的升高,热解气产率逐渐上升,而热解油的产率呈现明显的下降趋势；而随着固体停留时间的延长,热解油的产率在停留时间6 min时达到最大值51.7%。在松木屑热解过程中,能量损益率在热解温度600℃和固体停留时问5 mmin时达到最小值-13.83%。在干化污泥螺旋式热解实验中,热解渣为主要热解产物,产率均在55%以上。(3)在不同热解温度的影响下,松木屑热解气的主要成分是CO,其产率约在45.74～47.19%。而干化污泥热解气的主要组成是C02和H2,其产率约在52.18%以上。在不同固体停留时问的影响下,松木屑热解气的组要成分是CO和CO2。而干化污泥的热解气中,H2为主要成分,其产率约为30.65%以上。(4)通过傅里叶转换红外光谱(FTIR)谱图中发现,苯酚是松木屑热解油的主要化学成分,而干化污泥热解油中均含有-C=N、脂肪酸C-O键以及酯类和酚类的C-O-C键。气相色谱质谱联用仪分析(GC/MS)数据说明了固体停留时间对松木屑热解油的组成成分的影响较小。(5)随着热解温度和固体停留时间的升高,松木屑热解渣的挥发分含量随之降低,而固定碳的含量则随之增加。松木屑热解渣的热重分析表明了在热解反应过程中,出现两个主要的失重峰,分别为温度区间为290～314℃和314～518℃,其活化能分别为461.10 kJ mol-1和108.45 kJ mol-1.热解渣的FTIR谱图说明了固体停留时问不是影响干化污泥热解渣中官能团分布的关键因素。(6)重金属在热解渣中的含量百分比约在57.49～81.91%的范围内说明了这些重金属在热解渣中具有良好的稳定性。热解渣的潜在生态风险指数(RI值)是4525,说明了热解渣在应用方面具有较高的潜在污染性。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TK6

【参考文献】