菌糠热解过程及动力学特性研究

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1、Universitycode:10223Classifiedcode:TK6Graduatenumber:XS1222034Confidentialdegree:PublicHeilongjiangBayiAgriculturalUniversityMasterDissertationStudyonpyrolysisprocessandkineticcharacteristicsoffunguschaffPostgraduate：YangzijingSupervisor：ProfessorWangLimingAgriculturalbiologyM

2、ajor：environmentandenergyengineeringResearchdirection：BiomassenergyCollege：CollegeofEngineeringDaqingChinaJune,2015摘要本文以常见农业废弃物棉籽壳基质菌糠和杨木屑基质菌糠为原料，利用热重分析法研究其热解规律，并通过动力学研究建立热解反应动力学模型，为两种菌糠做为液体和气体燃料原料的合理利用提供思路。本试验利用自制热重天平对两种基质菌糠进行热重试验，记录数据得出原料TG和DTG曲线，通过三因素三水平正交试验选出最佳热解影响因素组合，比较两

3、种样品热解特征参数，结果表明两种菌糠第6组因素水平着火点最低，综合燃烧指数最高，说明第6组试验样品燃烧性最好。试验结果表明两种菌糠样品在空气气氛下热解主要经历失水阶段、预热阶段、热解阶段和炭化阶段四个阶段。利用热重分析仪选取三种不同升温速率以及正交试验所得第6组试验数据对两种菌糠进行单因素试验分析，得出TG和DTG曲线，试验结果表明升温速率越高，热分析曲线位置越向高温方向偏移。运用动力学分析法对两种原料进行机理函数推断并且建立动力学模型。利用多重速率扫描Ozawa法计算两种菌糠样品动力学参数活化能E范围分别为42.78~58.25kJj/mol和4

4、5.1~47.9kJ/mol。运用Satava机理推断法推断出两种基质菌糠机理函数分别为36号二级化学反应和38号2/3级化学反应；运用Malek法推断出棉籽壳基质菌糠和杨木屑基质菌糠函数为363841函数形式图形所对应的机理函数，结果与Satava机理推断法所得相同。采用Coats-Redfern方程分别结合推断出的机理函数与假设反应机理建立两种菌糠热解反应动力学模型，得出两种菌糠在三种不同升温速率下动力学参数。比较此两种动力学模型求出的活化能E值可知，Coats-Redfern方程与假设机理函数结合所求得动力学参数与Coats-Redfern方

5、程与推断机理函数结合求得动力学参数有很大差异，并且与其他动力学方法所求结果也相差较大，这表明推断出适合于两种菌糠的热解反应动力学机理函数所求的动力学参数更接近于实际。关键词：菌糠，热重分析，机理函数，动力学模型IAbstractThispapertokethecommonagriculturalwastecottonseedshellmatrixfunguschaffandsawdustfunguschaffasrawmaterial,usingthermogravimetricanalysistostudythepyrolysisandusing

6、thekineticstudytoestablishthepyrolysiskineticsmodel,whichcanprovideideasforthetwokindsofmushroombranreasonableuseasliquidandgasfuelmaterials.Thisexperimentusedtheself-madeheatweightbalancetomakethethethermaltestoftwokindsoffunguschaffs,andobtainedmaterialthermogravimetriccurve

7、TGandthermalthermogravimetriccurveDTG,Accordingtothethreefactorsandthreelevelsorthogonaltesttoselecttheoptimumcombinationoffactorsinfluencepyrolysis.Comparedwiththepyrolysischaracteristicparametersoforthogonaltestoftwosamples,ignitionoftwosamplesofsixthgroupsisthelowest,andcom

8、bustionindexisthehighest,thatexplainthecombustionperformanceo