基于組分的生物質(zhì)熱解試驗(yàn)及其動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、從試驗(yàn)與模擬兩個(gè)方面，對(duì)基于組分的生物質(zhì)熱解特性及動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究。首先采用TGA和Py-GC/MS裝置對(duì)生物質(zhì)單組分、組分間、金屬鹽催化分別進(jìn)行熱裂解試驗(yàn)，研究生物質(zhì)組分熱解的動(dòng)力學(xué)特性以及熱解產(chǎn)物分布情況。并且基于生物質(zhì)熱解經(jīng)典的B-S模型，采用Fluent商業(yè)軟件對(duì)噴動(dòng)床內(nèi)生物質(zhì)熱解過程進(jìn)行數(shù)值模擬，最終得出生物質(zhì)熱解的氣、液、固三相產(chǎn)率。
　　由生物質(zhì)組分的TGA熱失重試驗(yàn)表明:纖維素?zé)峤夥磻?yīng)劇烈，失重率大，木聚糖熱解的

2、起始溫度較低，而木質(zhì)素?zé)崾е剡^程緩慢，并且產(chǎn)生較多的焦炭。纖維素與木聚糖混合熱解過程中不存在明顯的交互作用。纖維素與木質(zhì)素混合熱解過程中存在明顯的相互影響，木質(zhì)素的存在降低了纖維素的熱解反應(yīng)速率，并且熱解最終所得焦炭的產(chǎn)率提高。木聚糖與木質(zhì)素混合熱解過程中存在較大的交互作用，主要表現(xiàn)為揮發(fā)分析出產(chǎn)率的升高。金屬鹽的添加促進(jìn)了纖維素低溫分解，降低了反應(yīng)速率，增加了焦炭產(chǎn)率，其中Na鹽對(duì)纖維素反應(yīng)速率的抑制作用較強(qiáng)，而K鹽對(duì)纖維素低溫?zé)峤庥?/p>

3、較強(qiáng)的催化作用。金屬鹽的添加使得木聚糖初始和終止熱解溫度提前，并且乙酸鹽使得木聚糖的熱解速率有所升高，碳酸鹽則相反。金屬鹽的添加對(duì)木質(zhì)素主熱解反應(yīng)階段的影響很小。
　　由生物質(zhì)組分的Py-GC/MS快速熱裂解試驗(yàn)表明:纖維素主要熱裂解生成左旋葡聚糖，木聚糖主要生成糠醛與乙酸，木質(zhì)素主要生成酚類物質(zhì)。纖維素與木聚糖共熱解存在相互作用，纖維素的熱解產(chǎn)生的糖類產(chǎn)率受到木聚糖較強(qiáng)的抑制。而纖維素的存在促進(jìn)了木聚糖醛類與酸類熱解產(chǎn)物的生成。

4、纖維素與木質(zhì)素共熱解的相互影響也較明顯，木質(zhì)素的存在對(duì)纖維素?zé)峤馍a(chǎn)糖類具有強(qiáng)烈的抑制作用，而纖維素的存在則促進(jìn)了木質(zhì)素?zé)峤馍煞宇?。木聚糖?duì)木質(zhì)素獨(dú)特的熱裂解產(chǎn)物酚類物質(zhì)同樣具有明顯的促進(jìn)作用。木質(zhì)素的存在使得木聚糖熱解產(chǎn)物中的糠醛以及C=O化合物產(chǎn)量顯著下降。同樣地，糖類物質(zhì)也受到了木質(zhì)素的抑制作用。
　　由基于B-S模型的生物質(zhì)熱解過程的模擬表明:生物質(zhì)熱解生成的生物油與熱解氣在進(jìn)料口附件聚集形成高濃度區(qū)，繼而擴(kuò)大-排出床層