银中杨和落叶松的热解特性研究

发布时间：2020-04-09 10:40

【摘要】：随着人类社会的进步与工业化的发展,化石能源的过度开发利用,使人类面临能源的日益枯竭和严峻的环境问题,生物质能作为可再生能源,因其资源丰富、发展潜力巨大作为重要的潜在能源优先发展。为了清洁高效地利用生物质能,世界各国已开展了包括生物质气化、发电、热解多联产在内的系列开发研究,其中,生物质热解这项利用技术受到最为广泛的关注。本文关注并研究了国内外利用生物质能的近况和发展的最新趋势。并联系我国生物质能利用的具体状况,把两者相互结合深入探索,确定出本文的研究方法和内容。(1)对银中杨和落叶松进行工业分析、元素分析和组分分析,由分析结果可知,生物质的工业组成主要包括水分、灰分、挥发分和固定碳四大部分,元素由C、H、O、N、S等5种组成,生物质的主要结构成分包括纤维素、半纤维素和木质素,它的热解行为可认为是这三种主要成分综合热解的行为,因为这三种组分的化学结构略有差异,所以就决定了热解过程的复杂性。(2)利用热重分析手段,研究银中杨和落叶松在三组不同升温速率(15~55℃/min、110~150℃/min和210~250℃/min)下的热解特性,结果表明,银中杨和落叶松两试验样品的热解过程均分为干燥、预热解、热解和炭化四个阶段。并且两样品在五个(15,25,35,45,55℃/min)低升温速率下的热解趋势相似,是由于热解反应中的热滞后现象,TG曲线随升温速率的提高,向高温区移动,但另外两组升温速率(110,120,130,140,150℃/min和210,220,230,240,250℃/min)下,曲线随升温速率的提高却出现向低温区无规律移动的现象,说明此时热滞后现象已经不是主导因素。在升温速率为15~55℃/min范围内时,使用Ozawa方法分别计算出银中杨和落叶松在6个(20%~70%)转化率下的活化能E和相关系数r,相关系数r几乎全部在0.991~1之间,说明活化能值是可靠的。(3)采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对银中杨和落叶松两试验样品原物料和三个不同终止温度下的热解剩余物进行光谱分析,并将试验样品原物料与同升温速率、不同终温下热解所得的红外光谱图进行对比,通过对红外光谱图进行对比分析发现,谱图曲线的形状和整体走势相似,同时发现光谱曲线在相同波数范围内,对应相似的吸收峰,但吸收峰的强度有明显强弱差异。不同升温速率下的FTIR光谱对比图曲线走势相一致,说明热解的终止温度相近时,剩余物的成分相似。在试验所得的所有光谱图中,发现在热解反应结束后,光谱曲线上仅剩几个吸收峰,且吸收度较低,这说明随着热解反应的进行,各组分含量发生变化,纤维结构也发生变化,物料的高分子化合物基本上已经分解成小分子,此时的生物质的热解已基本完成。
【图文】：

技术路线图,银中杨,热解特性,技术路线

图 1-1 银中杨和落叶松的热解特性研究的技术路线Fig. 1-1 the technical route of research on pyrolysis characteristics of poplar and pine 创新点1）本次实验选取三组不同升温速率，对银中杨和落叶松进行热解特性分2）根据热解曲线和动力学分析结果，选取三个不同终止温度（半纤维素反曲线峰值以及纤维素反应后所对应的温度）下的热解残余物进行 FTIR 分析

TG曲线,银中杨,落叶松,升温速率

B.落叶松热解 TG 曲线 b.主热解区间局部放大图B. TG curve of pine wood pyrolysis b.Alocal large scale map of the main pyrolysis region图 3-1 银中杨和落叶松在升温速率为 15-55℃/min 时的 TG 曲线Fig. 3-1 TG curves of poplar and larch in silver at heating rate of 15-55 /minC. 银中杨热解的 DTG 曲线 D. 落叶松热解的 DTG 曲线C. DTG curve of poplar wood pyrolysis D. DTG curve of pine wood pyrolysis图 3-2 银中杨和落叶松在升温速率为 15-55℃/min 时的 DTG 曲线Fig. 3-2 DTG curves of poplar and larch in silver at heating rate of 15-55℃/min
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S216.2

【参考文献】