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《广西大学》 2012年
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木薯渣秆热解动力学特性及其气化过程模拟的应用研究

陈伟强  
【摘要】:本文分析了广西木薯渣秆、甘蔗渣等农林废弃物的现状,得知这些农林废弃物或量大,或难处置,影响了周围的环境,同时,制约着广西木薯淀粉业、糖业等支柱产业的快速发展,提出利用热解气化的技术手段进行合理利用。 采用10、30和50℃/min的升温速率在热重仪器上对木薯渣秆进行分析,得知它们的热解经历4个阶段。第一阶段40-100℃;第二阶段110-220℃;第三阶段220-360℃,是“最有效热解区间”;第四阶段400-730℃。 木薯渣“最有效热解区间”内随着升温速率β的增大,释放速率峰绝对值|Dmax|、失重峰值对应温度θmax和最有热解效区间起始温度Ts也增大,半峰宽温度区间ΔT1/2和挥发分析出特性参数r分别在β=30℃/min时出现最小值和最大值,表明在30℃/min下更有利于挥发份的析出。 木薯秆“最有效热解区间”内随着β的增大,|Dmax|、θmax、Ts、△T1/2和r也相应增大。 将选取木薯渣秆“最有效热解区间”的温度T和转化率α运用Coats-Redfern方程对41种常见的机理函数进行拟合,分别得知三维扩散圆柱形对称和二维扩散机理模型拟合效果最佳,并得出木薯渣秆的热解速率方程分别为: 高的升温速率下更有利于木薯渣秆半焦与CO2的气化,但低的升温速率下木薯渣秆半焦和CO2的反应更集中。恒温800℃时木薯秆半焦比木薯渣半焦更易与CO2反应。 建立了一种生物质水蒸汽气化过程的数学模型,利用该模型,对甘蔗渣的气化进行了模拟计算,结果表明,计算结果和实验数据有一定相关性,具备较好的拟合效果。 以木薯渣和甘蔗渣为例研究了模型的特性,得知甘蔗渣、木薯渣的水蒸汽气化的最佳S/B值分别为0.3kg/kg和0.2kg/kg。随着温度上升,H2和CO体积分数升高。随着S/B值的增加,气化气总体积和气体产率大幅度增加。温度上升有利于气化反应的进行。模型的预测结果与气化实际情况相符。 本文设计了一套热解气化系统,安装调试完后,系统可多次启动,进行正常的热解气化。处理能力1000kg/h,产气量1600m3/h,可处理多种物料,应用范围较广;物料粒径范围为:0.1mm-10mm,对进炉物料要求不高。气化气的成分中CO、H2和CH4占大多数(超过70%),不可燃成分含量较低(低于30%)。热解气化气的平均热值为:10.13MJ/Nm3。
【学位授予单位】:广西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK6

【参考文献】
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