浸渍钾盐对生物质三组分热解特性影响研究

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1、分类号学号M201270932学校代码10487密级硕士学位论文浸渍钾盐对生物质三组分热解特性影响研究学位申请人：李顺学科专业：热能工程指导教师：陈汉平教授杨海平副教授答辩日期：2015年5月22日AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringExperimentalStudyonTheInfluenceofSoaked-PotassiumSaltsonThePyrolysisofBiomassComponentsCandidate:LiShunMajo

2、r:ThermalEngineeringSupervisor:Prof.ChenHanpingAssoc.Prof.YangHaipingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版

3、权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日华中科技大学硕士学位论文摘要生物质作为一种重要可再生清洁能源，热解技术是其利用的重要途径，以提高生物质热解产物品位为目的的生物质热解机理研究已取得诸多成果，生物质分为有

4、机组分与无机组分，其中有机组分被分为纤维素、半纤维素、木质素三种，无机组分主要为碱及碱土金属盐。现阶段在对各有机组分单独热解大量研究成果基础上，各组分间交互作用，特别是无机组分对有机组分热解特性影响为重要的研究点，本文选用碱及碱土金属盐中具有代表性的钾盐，对其在有机三组分热解过程中的作用进行了深入的分析，为寻求提高生物质热解产物品位的方法提供了基础理论知识。首先，利用选取的钾盐（KCl、KNO3、K2SO4、KHSO4、KOH）浸渍三组分样品，分析浸渍作用对三组分样品影响，及浸渍后钾在其中可能的存在形态。在立式微型固定床热解炉上对实验样品进行热解实验，收集固态产物炭、焦，液态产物重

5、油、轻油，气态产物热解气，通过对炭、油消解及检测分析钾在热解过程中的迁徙行为，利用X射线光电子能谱仪（XPS）分析钾在热解后可能在固态产物热解炭中的存在形态，进一步分析钾在热解过程中的作用机理。对组分热解产物产率及特性变化分析，产物产率结果表明所添加钾盐中以K2SO4最能代表钾在生物质三组分热解过程中的作用，主要为增加炭、气，降低焦、油产率。对收集到固体样品，利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）对其中存在有机官能团分析，X射线光电子能谱仪（XPS）对其中元素（C、O）结合形态分析，再进行元素分析；对收集到的液体产物重油、轻油，利用气质联用仪（GC-MS）进行成分分析；利用气相色谱仪

6、（GC）对收集到的气态产物成分分析，比较原样热解产物与添加不同种钾盐以后的热解产物特性，分析钾盐在热解过程中更深层次的作用机理。针对于检测到的产物特性变化，分析不同种钾盐存在，盐特性与钾联合作用下对组分热解影响。在热解作用下，纤维素与半纤维素糖苷键断裂，糖环打开成为脂肪链状结构，钾盐的存在促进脂肪链状结构向苯环缩合，并且稠环化，从而炭产率增加，同时形成并释放H2，气体产率增加，有效减少脂肪链状产物直接以高温挥发分形式析I华中科技大学硕士学位论文出而随温度降低，形成固态焦，从而降低焦的产率；另外，钾盐存在促进醚键C-O-C向醛基转化，而抑制其向羧基转化，醛基进一步热裂解生成CO，而更

7、少的羧基热裂解生成CO2，从而增加CO产量而降低CO2产量，但对羧基热裂解转化为CO2的过程有促进作用，使得原本含有大量羧基的半纤维素在添加钾盐后，CO2产量增大。关键词：纤维素；半纤维素；木质素；热解；钾盐II华中科技大学硕士学位论文AbstractAsthecleanandrenewableenergy,theutilizationofbiomassattractedincreasingconcern.Pyrolysiscanconvertbiomasstosol