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生物质低温热解炭化及生物质炭燃烧特性研究

曾耀国  
【摘要】:我国可利用生物质总量巨大,同时存在产地分散收储难、体积庞大运输成本高、热值较低经济效益差等缺点,且易结渣造、积灰不能完全燃烧,这给生物质的规模生产和利用带来困难,这是目前生物质规模化利用不可回避的弊端,而生物质低温热解炭化技术被认为是解决这一弊端的最佳方式。鉴于此本文选取红松树皮、玉米秸秆、稻壳三种生物质原料进行低温热解炭化,通过分析不同炭化条件下生物质炭质量参数,归纳总结出不同原料的最佳炭化条件,并选取五种生物质炭进行热重实验,分析生物质炭燃烧特性,通过生物质原料和对应生物质炭TG和DTG曲线对比,表明生物质炭化后燃烧性能得到极大提升。具体工作如下: 首先,采用自制的加热式液压成型机对三种生物质原料进行压缩成型,通过实验分析得出成型温度180℃和成型压力25MP条件下可得到成型效果较好的生物质颗粒,其松弛密度(Relax density)和耐久性(Durability)能满足原料热解炭化基本要求。 其次,对三种生物质原料进行工业分析和热值测定,进行热重实验,绘制其TG和DTG曲线,分析了其燃烧特性,确定600℃为最终炭化温度,为生物质低温热解炭化实验做好了理论准备。 再次,使用自制的可控温管式电阻炉(最高炭化温度1000℃、最高升温速率20℃/min、可通多种载气、多试样同时炭化),氛围气为氮气,以升温速率分别为5℃/min、10℃/min、20℃/min,炭化温度分别为200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃为炭化条件进行低温热解炭化,制得各种条件下的生物质炭,对各种生物质炭进行工业分析和热值测定,并计算质量得率和能量得率,确定各种生物质的最佳炭化条件。 最后,选取H-600-10、Y-600-5、Y-600-10、Y-600-20、D-600-10五种生物质炭进行热重实验,绘制其TG和DTG曲线,并分析燃烧特性,将红松树皮与H-600-10、玉米秸秆与Y-600-10、稻壳与D-600-10进行TG和DTG曲线对比,建立生物质炭燃烧动力学模型,分析其燃烧动力学参数,得出炭化后燃烧性能有极大提升的结论。


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