小麥秸稈微波熱解產(chǎn)物特性研究.pdf

1、生物質(zhì)是一種重要的可再生能源。我國(guó)的生物質(zhì)資源尤其是農(nóng)作物秸稈十分豐富,但利用程度不高。開(kāi)發(fā)生物質(zhì)綜合利用技術(shù),對(duì)于建立可持續(xù)發(fā)展的能源體系,促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及改善生態(tài)環(huán)境具有重大意義。生物質(zhì)熱解可以制備固體生物質(zhì)炭、生物油或氣體燃料,實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的清潔利用,但是常規(guī)生物質(zhì)熱解對(duì)原料預(yù)處理要求高,增加了設(shè)備投入與能耗。微波加熱具有快速、均勻、高效的特點(diǎn),把微波加熱引入到生物質(zhì)熱解中,可以大大降低生物質(zhì)預(yù)處理的要求。同時(shí),微波熱解可以

2、改善生物質(zhì)熱解產(chǎn)物的成分及含量,提高熱解產(chǎn)物的利用價(jià)值。
　　 本文以提高氣體產(chǎn)物(尤其是CO和H2)產(chǎn)率為目的,設(shè)計(jì)制造了一套微波加熱裝置,以小麥秸稈為原料,添加五種添加物(熱解殘?zhí)?、K2CO3、Na2CO3、CuO和Fe3O4),采用固定床進(jìn)行秸稈微波熱解的實(shí)驗(yàn)研究,探討了生物質(zhì)微波熱解的規(guī)律,并對(duì)固體產(chǎn)物的官能團(tuán)、表面形態(tài)和元素組成進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)著重考察了微波功率、添加物種類(lèi)、添加比例對(duì)熱解氣、液、固三相產(chǎn)物分布以及氣體

3、產(chǎn)物成分及含量的影響。選用的五種添加物對(duì)秸稈微波熱解效果各不相同。添加CuO、Fe3O4時(shí),只有添加比例和功率足夠大(20wt.％,800W),才能有效促進(jìn)物料的熱解,而且產(chǎn)物中液體產(chǎn)物占大部分,液體產(chǎn)率分別達(dá)到52.92wt.％和55.82wt.％。添加K2CO3、Na2CO3能有效促進(jìn)秸稈物料的熱解。在微波功率800W,K2CO3、Na2CO3添加比例為10wt.％時(shí),液體產(chǎn)率分別達(dá)到48.73wt.％和48.09wt.％,而當(dāng)添加

4、比例達(dá)到20wt.％時(shí),則能產(chǎn)生大量氣體產(chǎn)物,氣體產(chǎn)率分別為48.95wt.％和56.86wt.％。同時(shí),添加K2CO3、Na2CO3能明顯提高氣體產(chǎn)物中H2的含量,最高可達(dá)到47.4vol.％和46vol.％。添加熱斛殘?zhí)靠梢燥@著促進(jìn)秸稈物料的熱解,氣體產(chǎn)率隨著功率和添加比例的增大而升高,在功率為800W,添加比例為20wt.％時(shí)達(dá)到60.94wt.％。添加熱解殘?zhí)亢髿怏w產(chǎn)物中CO2的含量明顯降低,CO含量升高,H2含量升高也比較顯著

5、,其中合成氣(CO+H2)含量可達(dá)到79vol.％。熱解殘?zhí)渴菬峤夥磻?yīng)的產(chǎn)物,容易制得,而且可以反復(fù)利用。綜合考慮,當(dāng)以制取氣體產(chǎn)物為目的時(shí),添加熱解殘?zhí)渴亲钣欣摹?br>　　 為考察溫度對(duì)秸稈微波熱解的影響,本文進(jìn)行了秸稈微波定溫?zé)峤鈱?shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,熱解溫度是影響熱解的主要因素,生物質(zhì)揮發(fā)份的析出主要在300～500℃,氣體產(chǎn)物產(chǎn)率隨溫度的升高不斷增加。高溫可以提高小麥秸稈物料的轉(zhuǎn)化率,同時(shí)高溫有助于提高氣體產(chǎn)率以及氣體產(chǎn)物中可燃