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《天津商业大学》 2016年
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典型生物质热解及其动力学研究

段锐  
【摘要】:我国正处于经济发展的高速时期,但是由于化石燃料的过度使用引起了能源和环境危境。生物质能的应用可以很好的解决这一问题。生物质热解是众多生物质能技术利用中的一个关键方法。本文使用HCT-1/2微机差热天平,对梧桐树叶、芦苇、玉米秸秆、竹杆等4种常见的生物质的单一热解失重特性及其两两混合物共热解失重特性进行了实验研究;同时对4种生物质进行工业分析、元素分析,与热解特征因数P结合,对农作物的单一热解和混合热解特征作出评价,探讨单一热解和混合热解之间的区别和联系;最后通过分析生物质热解机理,建立描述单一生物质热解和混合生物质热解特性的数学模型。实验结果表明:(1)单一热解和混合热解的趋势一致。农林作物的单一热解现象和混合热解现象都可以划分为干燥和初挥发阶段、生物质升温阶段、生物质质量快速减少阶段和剩余物质碳化4个阶段;(2)DTG曲线上有两个波谷,一个为失水形成的,一个为质量快速减少形成的。个别物质会在剩余物质碳化阶段出现不明显的波谷,是由于剩余物质的相变造成了吸热过程显著;(3)把混合样品热解的DTG曲线和单一热解的DTG曲线进行对比,混合热解的DTG曲线介于其对应的单一热解曲线之间,但是大于其平均值。表明混合热解规律不是两种农林物质热解现象的简单叠加,混合热解进程中彼此之间相互影响;(4)最终固体残余量和最大热解速度所对应的温度与灰分含量有关,最大热解速度与挥发分含量有关。建立和求解数学模型得到:(1)竹杆和梧桐树叶混合物、竹杆和芦苇混合物选用机理函数F1,其它混合物选用机理函数F2来描述其热解机理;(2)单一物质热解时,玉米秸秆的活化能最高为129.13kJ/mol*k,芦苇的活化能最低为70.94kJ/mol*k,混合物质热解时,玉米秸秆和竹竿混合物的活化能最高为106.2kJ/mol*k,竹杆和梧桐树叶混合物的活化能最低为56.17kJ/mol*k;(3)玉米秸秆和芦苇混合物、玉米秸秆和梧桐树叶混合物、梧桐树叶和芦苇混合物的活化能要大于其对应物质单一热解情形的平均值,其余3组的活化能要小于其对应物质单一热解情况下的平均值;(4)这10组物质的活化能从大到小依次为:玉米秸秆、竹杆、玉米秸秆与竹杆混合物、玉米秸秆与芦苇混合物、玉米秸秆与梧桐树叶混合物、梧桐树叶、芦苇与梧桐树叶混合物、芦苇、竹杆与芦苇混合物、竹杆与梧桐树叶混合物。
【学位授予单位】:天津商业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TK6

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