基于組分的生物質(zhì)熱解試驗及其動力學特性研究.pdf

1、從試驗與模擬兩個方面，對基于組分的生物質(zhì)熱解特性及動力學特性進行研究。首先采用TGA和Py-GC/MS裝置對生物質(zhì)單組分、組分間、金屬鹽催化分別進行熱裂解試驗，研究生物質(zhì)組分熱解的動力學特性以及熱解產(chǎn)物分布情況。并且基于生物質(zhì)熱解經(jīng)典的B-S模型，采用Fluent商業(yè)軟件對噴動床內(nèi)生物質(zhì)熱解過程進行數(shù)值模擬，最終得出生物質(zhì)熱解的氣、液、固三相產(chǎn)率。
　　由生物質(zhì)組分的TGA熱失重試驗表明:纖維素熱解反應劇烈，失重率大，木聚糖熱解的

2、起始溫度較低，而木質(zhì)素熱失重過程緩慢，并且產(chǎn)生較多的焦炭。纖維素與木聚糖混合熱解過程中不存在明顯的交互作用。纖維素與木質(zhì)素混合熱解過程中存在明顯的相互影響，木質(zhì)素的存在降低了纖維素的熱解反應速率，并且熱解最終所得焦炭的產(chǎn)率提高。木聚糖與木質(zhì)素混合熱解過程中存在較大的交互作用，主要表現(xiàn)為揮發(fā)分析出產(chǎn)率的升高。金屬鹽的添加促進了纖維素低溫分解，降低了反應速率，增加了焦炭產(chǎn)率，其中Na鹽對纖維素反應速率的抑制作用較強，而K鹽對纖維素低溫熱解有

3、較強的催化作用。金屬鹽的添加使得木聚糖初始和終止熱解溫度提前，并且乙酸鹽使得木聚糖的熱解速率有所升高，碳酸鹽則相反。金屬鹽的添加對木質(zhì)素主熱解反應階段的影響很小。
　　由生物質(zhì)組分的Py-GC/MS快速熱裂解試驗表明:纖維素主要熱裂解生成左旋葡聚糖，木聚糖主要生成糠醛與乙酸，木質(zhì)素主要生成酚類物質(zhì)。纖維素與木聚糖共熱解存在相互作用，纖維素的熱解產(chǎn)生的糖類產(chǎn)率受到木聚糖較強的抑制。而纖維素的存在促進了木聚糖醛類與酸類熱解產(chǎn)物的生成。

4、纖維素與木質(zhì)素共熱解的相互影響也較明顯，木質(zhì)素的存在對纖維素熱解生產(chǎn)糖類具有強烈的抑制作用，而纖維素的存在則促進了木質(zhì)素熱解生成酚類。木聚糖對木質(zhì)素獨特的熱裂解產(chǎn)物酚類物質(zhì)同樣具有明顯的促進作用。木質(zhì)素的存在使得木聚糖熱解產(chǎn)物中的糠醛以及C=O化合物產(chǎn)量顯著下降。同樣地，糖類物質(zhì)也受到了木質(zhì)素的抑制作用。
　　由基于B-S模型的生物質(zhì)熱解過程的模擬表明:生物質(zhì)熱解生成的生物油與熱解氣在進料口附件聚集形成高濃度區(qū)，繼而擴大-排出床層