生物質熱解動力學研究.pdf

1、生物質能是重要的可再生資源之一，而熱解是未來最有前景的生物質利用方式之一。通過對生物質的熱解動力學研究，可以獲得熱解反應動力學參數，對于判斷熱解反應機理和影響因素以及優化反應條件具有重要意義。 利用熱分析儀，在氮氣氣氛下，采用不同升溫速率和催化劑對三種生物質(馬尾松、棉稈和杉木)熱解行為進行了研究。實驗考察了升溫速率、生物質組成和催化劑對三種生物質熱解行為的影響，研究表明：隨著升溫速率的增加，TG和DTG曲線均向高溫側移動；灰分

2、越高，熱解溫度和達到最大熱解速率對應的溫度越低，揮發分越高，最大熱解速率越高；NaOH、Na2CO3、Na2SiO3和NaCl使初始熱解溫度和最大失重速率對應的溫度向低溫區移動。TiO2和HZSM-5對馬尾松和杉木的初始熱解溫度和最大失重速率沒有明顯影響，卻提高了棉稈的初始熱解溫度和最大失重速率對應的溫度；堿性催化劑NaOH、Na2CO3和Na2SiO3可以明顯降低最大失重速率，NaCl和HZSM-5趨向提高最大失重速率，TiO2對最大

3、失重速率幾乎沒有影響；NaOH、Na2CO3堿性催化劑可增大熱解的放熱峰，而TiO2和HZSM-5對熱解的反應熱影響很小。 根據熱重實驗數據，采用Flynn-Wall-Ozawa法求出了生物質熱解反應的活化能。利用雙外推法計算表明：未處理試樣在主要揮發分脫除階段的最佳機理函數是Z-L-T方程(F(α)={[1/(1-α)]1/3-1}2)，熱解過程受三維擴散控制。而該法不能確定催化熱解的機理函數。通過Popescu法計算表明：對

4、于未處理的試樣，在250℃～350℃區間內，Z-L-T方程是最佳機理函數，而在350℃～370℃區間內，Jander方程(F(α)=[1-(1-α)1/3]2)是最佳機理函數。對于催化劑處理的試樣，在250℃～290℃區間內，Z-L-T方程是最佳機理函數。利用不同溫度段的最佳機理函數求出了對應的動力學參數。比較發現，采用三種不同的方法，計算的活化能較為接近，推出的機理函數基本一致。 在氧氣氣氛下，采用不同升溫速率對生物質裂解油的

5、熱解行為進行了研究。實驗考察了不同氣氛和升溫速率對生物質裂解油燃燒特性的影響。根據熱重實驗數據，用Flynn-Wall-Ozawa法求出了生物質裂解油燃燒反應的活化能。用Popescu法確定了400℃～430℃內燃燒的最佳機理函數，發現二級化學反應(F(α)=(1-α)-1)、三級化學反應(F(α)=(1-α)-2)和3/2級化學反應(F(α)=(1-α)-1/2)可以分別用來很好地描述不同溫區的燃燒過程。通過不同溫度段的最佳機理函數求