生物质成型燃料热解半焦产率及理化特性

发布时间：2021-09-09 09:07

　　生物质成型燃料热解特性是其热化学转换利用的理论基础。该文以杨木屑、松木屑、松针叶、杨木锯末与花生壳混合物4种原料经模压成型后分别在不同升温速率和不同终温条件下热解制得的半焦为研究对象,对其成分及表面形貌变化情况进行试验研究及分析。研究结果表明随着升温速率的提高,半焦的固定碳含量逐渐降低,灰分含量逐渐增加;生物质原料的种类对热解半焦固定碳含量也有较大影响,试验结果发现几种原料中杨木屑成型燃料热解半焦的固定碳质量分数最高为70.94%。通过SEM图像分析可以看出,随着热解反应的进行,半焦表面结构越发复杂,孔隙开始变化主要发生在573～673K,半焦表面形成较多孔隙结构,比表面积快速增大;不同种类生物质成型燃料的热解半焦表面形貌有较大差异,杨木锯末+花生壳混合物以及松木屑在热解时都出现排列更为规则的孔隙结构;松针叶成型燃料在热解过程中一直存在更为紧密的特殊半焦表面形貌,微孔容积相对较小。 

【文章来源】：农业工程学报. 2019,35(21)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

试验装置简图

Cetin等[17]发现较高的升温速率会导致生物质炭颗粒出现熔融状，且内部主要由大孔组成。本文使生物质成型燃料在不同升温速率下（5、10和15 K/min）热解（终温973 K）生成半焦产率如图2所示，提高升温速率，半焦产率明显下降。热解过程中，随着热解温度的升高，一次裂解反应生成了炭、焦油和不可冷凝气体，在多孔颗粒内部，挥发分进一步分解生成不可冷凝气体和二次热解油。当热解升温速率较低时，生物质在相对低温区的停留时间增加，相应会延长挥发分在焦炭内的停留时间，同时促进木质素和纤维素的炭化反应，此时焦炭的生成反应主要为一次裂解反应，失质量率减小，因此较低升温速率有利于半焦的形成。2.1.2 生物质种类对成型燃料热解半焦产率影响

图3为不同生物质成型燃料在相同热解条件下（终温973 K）半焦产率对比。由图3可以看出原料种类对半焦产率影响较大。3种升温速率下，杨木屑和松木屑成型燃料热解半焦产率均低于松针叶及杨木锯末+花生壳混合物，其中杨木屑热解半焦产率最低，松针叶热解半焦产率最高。由表1原料物化分析结果可知杨木屑和松木屑成型燃料的挥发分含量相对较高，而固定碳含量相对较低，从而导致热解半焦产率的差异性。前期成型研究表明，有目的地配比不同生物质原料有助于原料的成型过程，例如在水稻秸秆中添加粒径较小的木屑可起黏结剂作用[13]。本文研究也发现采用混合物料方法也可以有效改善成型燃料的热化学转化特性，具体影响规律还待深入研究。

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本文编号：3391821