典型生物質(zhì)熱解及其動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、中國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高速時(shí)期，但是由于化石燃料的過度使用引起了能源和環(huán)境危境。生物質(zhì)能的應(yīng)用可以很好的解決這一問題。生物質(zhì)熱解是眾多生物質(zhì)能技術(shù)利用中的一個(gè)關(guān)鍵方法。
　　本文使用HCT-1/2微機(jī)差熱天平，對(duì)梧桐樹葉、蘆葦、玉米秸稈、竹桿等4種常見的生物質(zhì)的單一熱解失重特性及其兩兩混合物共熱解失重特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究；同時(shí)對(duì)4種生物質(zhì)進(jìn)行工業(yè)分析、元素分析，與熱解特征因數(shù)P結(jié)合，對(duì)農(nóng)作物的單一熱解和混合熱解特征作出評(píng)價(jià)，探討單一熱

2、解和混合熱解之間的區(qū)別和聯(lián)系；最后通過分析生物質(zhì)熱解機(jī)理，建立描述單一生物質(zhì)熱解和混合生物質(zhì)熱解特性的數(shù)學(xué)模型。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：（1）單一熱解和混合熱解的趨勢(shì)一致。農(nóng)林作物的單一熱解現(xiàn)象和混合熱解現(xiàn)象都可以劃分為干燥和初揮發(fā)階段、生物質(zhì)升溫階段、生物質(zhì)質(zhì)量快速減少階段和剩余物質(zhì)碳化4個(gè)階段；（2）DTG曲線上有兩個(gè)波谷，一個(gè)為失水形成的，一個(gè)為質(zhì)量快速減少形成的。個(gè)別物質(zhì)會(huì)在剩余物質(zhì)碳化階段出現(xiàn)不明顯的波谷，是由于剩余物質(zhì)的相

3、變?cè)斐闪宋鼰徇^程顯著；（3）把混合樣品熱解的DTG曲線和單一熱解的DTG曲線進(jìn)行對(duì)比，混合熱解的DTG曲線介于其對(duì)應(yīng)的單一熱解曲線之間，但是大于其平均值。表明混合熱解規(guī)律不是兩種農(nóng)林物質(zhì)熱解現(xiàn)象的簡(jiǎn)單疊加，混合熱解進(jìn)程中彼此之間相互影響；（4）最終固體殘余量和最大熱解速度所對(duì)應(yīng)的溫度與灰分含量有關(guān)，最大熱解速度與揮發(fā)分含量有關(guān)。
　　建立和求解數(shù)學(xué)模型得到：（1）竹桿和梧桐樹葉混合物、竹桿和蘆葦混合物選用機(jī)理函數(shù)F1，其它混合物選

4、用機(jī)理函數(shù)F2來描述其熱解機(jī)理；（2）單一物質(zhì)熱解時(shí)，玉米秸稈的活化能最高為129.13kJ/mol*k，蘆葦?shù)幕罨茏畹蜑?0.94kJ/mol*k，混合物質(zhì)熱解時(shí)，玉米秸稈和竹竿混合物的活化能最高為106.2kJ/mol*k，竹桿和梧桐樹葉混合物的活化能最低為56.17kJ/mol*k；（3）玉米秸稈和蘆葦混合物、玉米秸稈和梧桐樹葉混合物、梧桐樹葉和蘆葦混合物的活化能要大于其對(duì)應(yīng)物質(zhì)單一熱解情形的平均值，其余3組的活化能要小于其對(duì)應(yīng)