论文摘要
生物质是一种重要的可再生能源。随着化石能源的日益枯竭,生物质能源的开发和利用受到了广泛的关注,生物质裂解.半焦气化是一种极具发展前途的可再生能源利用方式之一。利用热重-差示扫描量热联用仪研究了麦秆和玉米秆两种生物质的热解特性及其生物质焦的气化反应性,得出了升温速率、保温时间、停留时间和裂解温度对生物质裂解特性的影响规律,以及裂解条件和气化条件对生物质焦气化反应性的影响。结果表明:裂解条件对于生物质焦的产率有一定的影响。随着保温时间的延长,裂解温度的升高,生物质焦的产率逐渐减小;而停留时间越长,生物质焦的产率则呈先增大后减小的趋势。裂解条件和气化条件对生物质焦反应性也有一定的影响。随着升温速率的增大生物质焦的反应性呈现先增大后减小,最后基本不变;延长保温时间,升高裂解温度都降低了生物质焦的反应性;停留时间对生物质焦的平均比气化速率的变化没有一个特定的规律,呈现先减小后增大再减小的趋势;而气化温度的提高,生物质焦的平均比气化速率有明显提高,半焦的反应性增加。分析时发现,两种生物质随反应条件的变化,其气化反应性影响趋势相同,且变化幅度也基本相同。而相同的裂解条件和气化条件下,麦秆的气化反应活性高于玉米秆。采用FWO法,DAEM法和Popescu法三种方法求出了两种生物质的动力学参数,并确定了最佳机理函数。结果表明:生物质的裂解反应过程并不是仅包含单一活化能的简单反应体系,而是具有分布活化能的复杂反应体系。三种动力学方法得到的结果趋势一致,麦秆随着反应程度的增大,其活化能先是逐渐增大,然后逐渐减小。而玉米秆则随着反应程度的不断加深,活化能值不断增大,但增大趋势由强变弱。利用Popcscu法计算得出最佳机理函数结果为:两种生物质在考察的180～320℃的温度范围内,两种物料都可以用Avrami-Erofeev方程来描述。在固定床中进行了生物质裂解实验研究,利用比表面积和孔径分布仪、SEM以及GC等分析方法对裂解的产物进行检测,考察生物质在不同裂解温度下裂解产物的变化情况。结果表明:随着裂解温度的升高,生物质焦表面絮状物增多,微孔数量增加,比表面积增加,但是正是因为含有众多微孔的絮状物存在,堵塞了决定反应的较大孔隙,导致了生物质的反应性降低。生物质裂解的主要气体产物有H2,CO,CO2,CH4。随着温度升高,麦秆和玉米秆裂解得到的各种气体变化趋势一致。