生物质烘焙及其产物热解燃烧反应特性研究

发布时间：2020-11-16 18:40

　　 发展生物质能源是缓解能源短缺和环境污染的有效途径,但生物质作为燃料利用尚存诸多缺陷,在规模化应用上十分局限。近年来发展起来的生物质烘焙技术是一项生物质燃料高值化预处理技术,其能够有效提高生物质材料的能源品质,降低物料的运输与储存成本。但目前国内对于该技术的研究还处于起步阶段,特别是对于木质生物质烘焙产物热转化过程的研究还有所欠缺。鉴于此,本文对我国典型木质生物质的烘焙特性及烘焙对其后续热解和燃烧过程中反应性的影响进行了深入地研究。首先使用不同尺寸的荷木球状颗粒来作为实验样品,进行了不同加热温度和不同停留时间的烘焙实验。结果表明烘焙后样品的形貌特征会发生改变:烘焙后荷木颗粒的颜色加深、体积收缩,质量上存在一定程度损失,且其质量变化幅度较体积更大,最终表现为密度的降低。在元素含量上,烘焙后荷木颗粒碳元素相对含量上升,氢、氧元素相对含量下降,因此样品的高位发热量也有所增加。并且由于烘焙过程中可燃气体组分的挥发,样品的能量得率有所下降。这些变化的程度都会随烘焙程度的增加而更为显著。综合各方面的影响因素来看,290℃1小时对于荷木颗粒是一个比较合适的烘焙条件。然后以六种典型的木种作为研究对象,使用热重分析技术探究经不同烘焙条件预处理后各木质生物质样品的热解特性。结果表明烘焙前后各样品的热解过程符合双组分分阶段一级平行反应模型。并且烘焙对于不同木质生物质热解特性的影响基本一致:烘焙后各样品的热解过程均向高温处偏移,样品挥发分也释放得更为集中和剧烈。但程度较深的烘焙会导致样品中的有机组分过度分解,从而使得样品挥发分析出的剧烈程度降低。并且由于生物质主要有机组分含量的相对变化,烘焙后不同阶段内样品的热解反应活化能和指前因子均有所上升。最后,对烘焙前后的六种木质生物质样品的热解焦产率和焦反应性进行了实验分析。结果表明烘焙前后不同木质生物质样品的绝对焦产率变化幅度不相一致,其中榉木、桐木、松木和沙比利木的绝对焦产率与未烘焙样品相比变化幅度很小,而巴沙木和荷木的绝对焦产率则明显高于未烘焙样品。烘焙前后各样品热解焦在800℃的等温燃烧失重结果表明,烘焙对于不同木质生物质焦燃烧反应性的影响也不尽相同。对于松木和沙比利木来说烘焙会提升其焦的燃烧反应性,但对于桐木和荷木来说烘焙会使得其焦的燃烧反应性有所弱化,而烘焙对于巴沙木和榉木焦的燃烧反应性基本无影响。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

耗（23 千瓦时/吨）仅为烘焙前（238 千瓦时/吨）的十耗水平，这表明烘焙能够大幅度降低生物质的研磨成本续利用都有积极的意义。]针对烘焙前后榉木木屑的气化实验表明，烘焙能够显著和 CO 产出量，但会在一定程度上降低生物质气化后残生物质烘焙产物的理化特性与煤质进行了比较分析，典 Van Krevelen 图如图 1-1 所示，可以很明显的看出由于分水分和部分质挥发分，烘焙后的生物质具有更低的 一定烘焙温度和时间的条件下，烘焙后的生物炭的 O/，在燃烧效能上也几乎能够达到煤的水平。Nhuchhen 物质及煤质特性作了更为详细的比较，如表 1-3 所示。明显优于木材和木屑颗粒，在热值及能量密度等参数上灰分含量等参数上甚至优于煤质。

生物质烘焙实验台架系统图

图 2-2 生物质烘焙实验台架实物图物特性分析分析焙后颗粒外观变化的实物照片。从图 2-3 中可化，与原始荷木颗粒（raw）的浅黄色相比，烘焙着烘焙温度和时间的增加而更加明显，290℃1h 和乎是纯黑色。除了颜色变化外，烘焙后荷木颗粒以发现在烘焙之后，荷木颗粒形状从球体向椭圆，荷木颗粒形体变化得更加明显，这一观察结果木样品的收缩变化在体积上表现得更为直观，基荷木颗粒烘焙前后的体积变化如图 2-4 所示，可
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本文编号：2886528