农林废弃生物质的热解特性及动力学研究

发布时间：2021-11-11 23:57

　　以4种生物质（野生狸藻、荞麦壳、玉米秸秆、柳树枝）为研究对象,利用差热-热重分析仪（TG-DTG）进行热重分析,考虑不同升温速率对热解反应的影响,通过分析TG-DTG曲线探讨生物质的热解特性,运用CoatsRedfern分析法进行动力学计算,得到4种生物质的热解活化能（E）。结果表明:随着升温速率的增加,热解反应出现热滞后现象;n=1的动力学模型能很好地描述4种生物质的热解过程,4种生物质的活化能大小:E_荞麦壳>E_柳树枝>E_玉米秸秆>E_野生狸藻;综合分析得出野生狸藻的热解特性最差,荞麦壳效果最好。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(01)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

4种生物质的TG/DTG曲线图

4种生物质在10℃/min升温速率下的TG/DTG曲线见图1，相关热重数据见表1。由图可知，4种生物质的热解规律大致相同，都经历了3个阶段[8]，第一阶段：温度低于190℃，即干燥预热区，此阶段主要是生物质的残留水分析出，失重率在8%左右，因各生物质含水量的不同略有差异，而DTG曲线有轻微波动；第二阶段：温度约为190～500℃，即挥发分析出区，生物质中的半纤维素、纤维素、木质素成分在各自对应的温度区间内迅速热解[9]，挥发分基本完全释放，失重率在80%左右，DTG曲线持续放热并形成对应的放热峰。此阶段根据分解物的不同又可具体分为3个区间，首先是190～400℃左右，析出物主要是半纤维素、纤维素，根据表1可以看出4种生物质中半纤维素、纤维素成分含量大小顺序为：玉米秸秆>柳树枝>荞麦壳>野生狸藻，柳树枝的纤维素、半纤维素含量高是因为实验采用的柳树枝条没有去树皮；其次是400～500℃左右，主要析出分为纤维素和木质素，可以看出，野生狸藻>荞麦壳>柳树枝>玉米秸秆，其中野生狸藻析出分主要是纤维素，荞麦壳则主要是木质素含量高；第三阶段：温度约为500～700℃，即炭化期，在此阶段TG曲线仍有轻微失重，失重率低于5%,DTG曲线则表现为连续的吸热，说明生物质的热解在第二阶段已基本完成。

【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质热解实验及其动力学模型研究[J]. 王瑀喆,汪波,张桉童,李永华.  电力科学与工程. 2017(01)
[2]4种生物质秸秆的热解特性及其动力学分析[J]. 冉二君,刘梅英,牛智有.  华中农业大学学报. 2015(05)
[3]北方地区典型生物质的热重分析及动力学研究[J]. 杨冬,陈清文.  燃烧科学与技术. 2014(04)
[4]影响热重分析仪测试的几种因素及解决方法探讨[J]. 马骏,张玲,方超,江忠涛.  实验科学与技术. 2013(04)
[5]象草热解特性及动力学分析[J]. 李伯松,蒋恩臣,王明峰,张强,许细微,刘敏,周岭.  太阳能学报. 2011(12)
[6]农林生物质废弃物的热重实验研究[J]. 米铁,陈汉平,杨国来,王贤华,邵敬爱,刘德昌.  太阳能学报. 2008(01)

硕士论文
[1]典型生物质热解及其动力学研究[D]. 段锐.天津商业大学 2016



本文编号：3489794