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生物质两级热解特性研究

杨晓初  
【摘要】:生物质资源由于其储量巨大、可再生,是一种优异的化石能源替代品。其中,热解是生物质能利用的一种重要手段。通过生物质热解可以获得满足不同需求的气、液、固三类产物。本文使用自制反应舟及管式炉进行生物质常规热解实验,考察了原料种类、料层厚度及原料初含湿量三因素对于生物质热解脱挥发份过程的影响,料层厚度及原料初含湿量的增大都不利于热解脱挥发份过程的进行,稻壳与玉米秆两种原料中,实验条件下,玉米秆的挥发份脱除迅速但干燥更为困难。之后,又利用同步热分析仪对不同初含湿量原料的热解特性进行了考察,实验中发现,提高反应温度对于提高水分干燥速率的作用效果并不十分明显,杨木灰分含量极低,挥发性产物产量大,非常适合作为原料用于对生物质热解气化特性的研究。最后,针对目前生物质热解气化利用中存在的焦油问题,提出一种“两级热解”的处理方式,并以杨木为原料,使用PY-GC/MS技术对该工艺的可行性进行了验证。实验中设计的第一级热解温度为250-500℃,热解时间为10s、30s和60s,第二级热解条件为热解温度900℃,热解时间10s,并与杨木在900℃下直接热解做对比。实验结果表明,采用两级热解的处理方式,可以促进生物质中木质素组分的分解,并可以有效降低生物质高温热解气体中芳香族化合物含量;同时,通过调节第一级热解反应条件,还可以获得酸类含量较低或呋哺类产物含量较高的热解液体产物。实验条件下获得的最佳第一级热解条件为热解温度500℃,热解时间30s。


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