基于微波加热的竹材生物质热解机理及特性研究

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1、学校代码：分巧号；ＴＫ６巧级；公开＼ＵＤＣ：６２１／学号＂一叩＇．．勺，＾．‘—ｆ簡管呵弄簡＾＾索兩大嗦博±学位论文基于微波加热的竹材生物质热解机理及特性研究研究生姓名：董庆导师姓名：熊源泉教授申请学位类别工学博±学位授予单位东南大学一级学科名称动力工程及工程热物理论文答辩日期２０１５年１０月３１日二级学科名称热能工程学位授予日期２０１５年月日答辩委员会主席章名耀教授评阅人２０１５年１１月２日乘兩扛參博±学位论文基于微波加热的竹材生物廣热解机理及特性硏究专业名称

2、：动力工程及工程热物理研究生姓名：葦庆导师姓名：熊源泉教授ＥＸＰＥＲＩＭＥＮ了ＡＮＤＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳＳＴＵＤＹＯＮＰＹ民ＯＬＹＳＩＳＯＦＢＡＭＢＯＯ－Ｂ乂ＳＥＤＢＩＯＭＡＳＳＡＳＳＩＳＴＥＤＢＹＭＩＣＲＯＷＡＶＥＨＥＡＴＩＮＧＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏｆＤｏｃｔｏｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｇＢＹＤＯＮＧｉｎＱｇＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰＸＩＯＮＧ－ｒｏｆ．Ｙ

3、ｕａｎｑｕａｎＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｇｙＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮｏｖｅｍｂｅｒ２０１５东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰。尽我所知写过的研巧成果。，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。－＾曰期）：）３研巧生签名：＾＾味＼东南大学学位论文使用授

4、权声明东南大学、、中国科学技术信息研究所国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复。印件和电子文档，可Ｗ采用影印本人电子文档的内容和纸、缩印或其他复制手段保存论文一（质论文的内容相致。除在巧密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ公布包。括Ｗ电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容论文的公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。／／．研究生签名：：Ｈ期导师签名：＿３摘要摘要一生物质能是最丰富的可再生能源之。我国竹林面积居世界第１位，每年可砍伐毛竹占我国木材年采伐量的１巧左右。然而，目前我国竹材资源

5、利用基本处于原料初级化工阶段一。采用先进热解技术对竹材深加工是我国竹材资瓣高效利用的种行之有效的方法。微波加热生物质热解具有加热速率快、均匀性好及预处理成本低等特点，但对其热解特性的研究相对较少，尤其是对微波加热条件下金属离子对竹材生物质热解特性的影，对微波加热条件下竹材生物质巧解途径及机制尚不十分清楚，响研究还未涉及。为此本文借助气相色谱ＧＣ、气相色谱质谱联用仪－ＭＳ、电感賴合等离子体发射光谱仪（）（ＧＣ）Ｉ－ＦＴ化Ｐ－（ＣＰＯＥＳ、技术和ＧＣ／ＭＳ技术等现代分析技术手段，开展了微波加热条件下）ｙ竹材的热解动力学レッ及微波催化反应机理与产物调控机

6、制等方面、金属离子的作用机制的研究，Ｗ期为我国竹材资源的高效、高附加值绿色综合利用奠定基础。本文利用微波热重分析仪研究了微波加热条件下竹材的热解动力学特性。研究发现，＂＂微波热解没有出现明显的玻璃化转变现象，旦起始热解温度低于传统热解：微波加热可降低活化能及频率因子，对热解反应同时具有促进和抑制作用，同时发现活化能的降低对反应速率的促进作用大于频率因子的降低对反应速率的抑制作用，对微波。此外热解和传统热解进行比较，微波加热对热解的促进作用更为显著，，分析发现微波热解得到的气体产率总是高于传统热解，且对热解挥发分的二次反应レ：＾及炭与Ｃ〇２的气化反

7、应有显著促进作用。本文在自行设计的微波生物质热解系统上，考察了微波功率、含水率及颗粒粒径对物料升温特性、产物分布及产物特性的影响规律。研究结果表明：随着微波功率的增加，竹材最高热解温度及对应的升温速率逐渐提高，竹材热解程度加剧。研究发现，微波热解得到的气体产率总是大于液体产率，旦颗粒粒径的减小提高了竹材升媪速率和最高热解温度，且水分，更有利于不可冷凝气体的生成：含水率的増加有利于液体产物的生成促进了竹材热解反应的程度水分参与竹材热解反应的程度加剧。基于金属离子在生物质热解过