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生物质与煤共热解实验研究

朱孔远

   生物质能是清洁的可再生能源。随着化石能源供应的日益紧张及其利用对环境的污染,世界各国对生物质能源研究开发和利用已引起了高度关注。本文利用热重分析仪和傅里叶红外光谱仪对玉米秸秆和木屑分别与长焰煤和贫煤进行了共热解研究,考察了单独煤及生物质热解的基本特性,分析了不同升温速率对热解过程及气态产物的影响,探索了生物质与煤共热解特性,建立生物质与煤共热解反应动力学模型,求出反应动力学参数,并研究生物质与煤混合物在不同生物质掺混比例(BR)、不同热解终温和不同生物质与煤组合条件下共热解机理及气态产物析出规律,并讨论了生物质与煤共热解过程中的协同效应。 实验结果表明,随升温速率的增加,生物质单独热解的失重速率峰变宽,在升温速率为50℃/min时,生物质与煤共热解的DTG峰温Tbmax和Tcmax随BR增加而有所降低,说明在高升温速率下煤及生物质主要热解温度区间产生部分重叠,可能使混合物中生物质热解产生的活性自由基对煤热解起到加氢作用效果,从而使两者在共热解过程中产生一定的协同效应。 与长烟煤相比,贫煤与生物质共热解过程中生物质对煤热解影响更大。生物质与长烟煤共热解时,较低的BR有利于共热解气态产物的析出,较高的BR不利于共热解气态产物的析出;生物质与贫煤共热解时,随BR增大气态产物析出量增大。通过比较不同BR对生物质与煤共热解CO、CH4产率的理论计算值与实测值之间差异可知,CH4产率实测值总是高于理论计算值(除500℃时木屑与长焰煤共热解),CO产率实测值总低于理论计算值(除500℃时生物质与贫煤共热解),说明气态产物理论计算值与实测值之间差异跟生物质与煤种类及BR有关,气态产物组分含量变化也说明共热解过程中可能存在一定的协同效应。 随BR增加及热解终温升高,CO、CH4产率增大。对生物质与煤共热解气态产物产率影响的显著性检验知,木屑与煤共热解时BR对CH4、CO产率的影响明显大于热解终温,玉米秸秆与长烟煤共热解时热解终温对CH4、CO产率的影响明显大于BR,而玉米秸秆与贫煤共热解时热解终温对CO产率的影响明显大于BR,热解终温对CH4产率的影响却低于BR,这也说明在生物质与煤共热解可能存在协同效应,且协同效应与BR、热解终温及物料混合物种类组合有关。……   
[关键词]:生物质;;共热解;热重-红外光谱分析
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河南理工大学2010年