探索生物质热解动力学研究

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1、中圈分类日：里∞51：2学科分类号：!Q论文编号Y89{358行级：尘五安徽理工大学硕士学位论文生物质热解动力学研究作者姓名：王耘运专业名称：丝堂三苎研究方向：生塑厦鳇导师姓名：蓬明理熬攫壬盈副熬援导师单位：丝堂王程丕答辩委员会主席：论文答辩日期：年月日安徽理工大学研究生处200年月几摘要摘要生物质能是重要的可再生资源之一，而热解是未来最有前景的生物质利用方式之一。通过对生物质的热解动力学研究，可以获得热解反应动力学参数，对于判断热解反应机理和影响因素以及优化反应条件具有重要意义。利用热分析仪，在氮气气氛下，采用不同升温速率和催化荆对三种生物质f马尾松、棉秆和杉木)热解行为进行了研究。

2、实验考察了升温速率、生物质组成和催化剂对三种生物质热解行为的影响，研究表明：随着升温速率的增加，TG和DTG曲线均向高温侧移动；灰分越高，热解温度和达到最大热解速率对应的温度越低，挥发分越高，最大热解速率越高；NaOH、Na2c03、Na2si03和Nacl使初始热解温度和最大失重速率对应的温度向低温区移动。Ti02和HZSM．5对马尾松和杉木的初始热解温度和最大失重速率没有明显影响，却提高了棉秆的初始热解温度和最大失重速率对应的温度：碱性催化剂NaOH、Na2c03和Na2SiO，可以明显降低最大失羲速率，NaCl和I璐M_5趋向提高最大失重速率，Ti02对最大失重速率几乎没有影响：

3、NaOH、nh2c03碱性催化剂可增大热解的放热峰，而Ti02和HZsM．5对热解的反应热影响很小。根据热重实验数据，采用Flynn—Wall．0zawa法求出了生物质热解反应的活化能。利用双外推法计算表明：未处理试样在主要挥发分脱除阶段的最佳机理函数是z．L．T方程(“口)=([1“1一口)]加．1)2)，热解过程受三维扩散控制。而该法不能确定催化热解的机理函数。通过P0pescu法计算表明：对于未处理的试样，在250℃～350℃区间内，z．L—T方程是最佳机理函数，而在350℃～370℃区间内，Jander方程(以a)=【1-(1·口)”3】2)是最佳机理函数。对于催化剂处理的试样

4、，在250℃～290℃区间内，z—L—T方程是最佳机理函数。利用不同温度段的最佳机理函数求出了对应的动力学参数。比较发现，采用三种不同的方法，计算的活化能较为接近，推出的机理函数基本一致。在氧气气氛下，采用不同升温速率对生物质裂解油的热解行为进行了研究。实验考察了不同气氛和升温速率对生物质裂解油燃烧特性的影响。根据热重实验数据，用Flynn—wall-ozawa法求出了生物质裂解油燃烧反应的活化能。用Popescu法确定了400℃～430℃内燃烧的最佳机理函数，发现二级化学反应安徽理工大学硕士论文cF(a)=(1．a)11)、三级化学反应(F(口)=(1一a)。2)和3／2级化学反应(

5、F(a)=(1．口)4伦)可以分别用来很好地描述不同温区的燃烧过程。通过不同温度段的最佳机理函数求出了对应的动力学参数。比较表明，采用两种不同的方法，计算的活化能较为接近。图48表12参考文献84关键词：生物质；热分析；催化热解；动力学分类号：TQ351．2摘要AbstractBiomaSsene略yjsoneofmostimportantrenewableenergies．Pyrolysisisone0fmostpmmisingmethodsofbiomassutilizationinfutufe．StudyonbjOmasspyrolysiskineticswhichcanobta

6、inpyrolysiskineticparametcrsisofgreatimponaIltsigllificancetowardjudgingpyfolysismechanismandinfluencefactorsandoptjmizillgreactjonconditions．Thethe栅a1characteristicsofthreebiomasssamples，pinewood，cottonstalkaIldfirwoodwereinvestigatedbythe加alanalysistechniqueatdi￡f．erentheatingratesinN2atmosphe

7、re．Theinfluencesofheat血grate，biomasscompos“iOnandcatalystsontheprocessofbiomasspyrolysiswereresearched．ExperimentsshowedthatTG柚dD1BcurvesallmoVedtohi曲ertemperaturc圳ⅡgcswithincfeaSingheatiⅡgrate．ThehigherashcOⅡtent，thelOwerin