典型生物質(zhì)熱解及其動力學(xué)研究.pdf

1、中國正處于經(jīng)濟發(fā)展的高速時期，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)利用中的一個關(guān)鍵方法。
　　本文使用HCT-1/2微機差熱天平，對梧桐樹葉、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行了實驗研究；同時對4種生物質(zhì)進行工業(yè)分析、元素分析，與熱解特征因數(shù)P結(jié)合，對農(nóng)作物的單一熱解和混合熱解特征作出評價，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。
　　實驗結(jié)果表明：（1）單一熱解和混合熱解的趨勢一致。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個階段；（2）DTG曲線上有兩個波谷，一個為失水形成的，一個為質(zhì)量快速減少形成的。個別物質(zhì)會在剩余物質(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、變造成了吸熱過程顯著；（3）把混合樣品熱解的DTG曲線和單一熱解的DTG曲線進行對比，混合熱解的DTG曲線介于其對應(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)象的簡單疊加，混合熱解進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理函數(shù)F1，其它混合物選

4、用機理函數(shù)F2來描述其熱解機理；（2）單一物質(zhì)熱解時，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，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應(yīng)