基于组分的生物质热解试验及其动力学特性研究
发布时间：2024-04-20 19:25
从试验与模拟两个方面,对基于组分的生物质热解特性及动力学特性进行研究。首先采用TGA和Py-GC/MS装置对生物质单组分、组分间、金属盐催化分别进行热裂解试验,研究生物质组分热解的动力学特性以及热解产物分布情况。并且基于生物质热解经典的B-S模型,采用Fluent商业软件对喷动床内生物质热解过程进行数值模拟,最终得出生物质热解的气、液、固三相产率。由生物质组分的TGA热失重试验表明.:纤维素热解反应剧烈,失重率大,木聚糖热解的起始温度较低,而木质素热失重过程缓慢,并且产生较多的焦炭。纤维素与木聚糖混合热解过程中不存在明显的交互作用。纤维素与木质素混合热解过程中存在明显的相互影响,木质素的存在降低了纤维素的热解反应速率,并且热解最终所得焦炭的产率提高。木聚糖与木质素混合热解过程中存在较大的交互作用,主要表现为挥发分析出产率的升高。金属盐的添加促进了纤维素低温分解,降低了反应速率,增加了焦炭产率,其中Na盐对纤维素反应速率的抑制作用较强,而K盐对纤维素低温热解有较强的催化作用。金属盐的添加使得木聚糖初始和终止热解温度提前,并且乙酸盐使得木聚糖的热解速率有所升高,碳酸盐则相反。金属盐的添加对...
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景及意义
1.2.1 生物质能概念和分类
1.2.2 生物质组成和特点
1.2.3 生物质能源利用技术
1.3 生物质组分热解研究进展
1.3.1 生物质三大组分热裂解研究
1.3.2 抽提物和无机物对生物质热裂解的影响
1.3.3 生物质热解模拟研究
1.4 本课题主要研究内容
第二章 基于组分的生物质热裂解动力学研究
2.1 引言
2.2 生物质组分TGA热解试验介绍
2.2.1 试验材料
2.2.2 试验方法
2.2.3 试验工况
2.3 生物质三大组分热裂解试验研究
2.3.1 生物质三大组分单独热裂解特性
2.3.2 生物质混合组分热裂解的交互影响
2.4 金属盐对生物质三大组分热裂解的影响
2.4.1 金属盐对纤维素热裂解特性的影响
2.4.2 金属盐对木聚糖热裂解特性影响
2.4.3 金属盐对木质素热裂解特性的影响
2.4.4 原始与合成生物质热解对比
2.4.5 不同升温速率与添加比例对生物质热裂解的影响
2.5 生物质组分热解特性及动力学参数分析
2.5.1 生物质组分热裂解特性参数分析
2.5.2 生物质组分热裂解动力学参数分析
2.6 本章小结
第三章 基于组分的生物质热裂解产物分布研究
3.1 引言
3.2 生物质组分Py-GC/MS热解试验介绍
3.2.1 试验材料
3.2.2 试验装置
3.2.3 试验工况
3.3 生物质三大组分快速热裂解试验结果分析
3.3.1 纤维素快速热裂解的产物分布
3.3.2 木聚糖快速热裂解产物分布
3.3.3 木质素快速热裂解的产物分布
3.4 生物质组分间混合热裂解的相互影响
3.4.1 纤维素与木聚糖混合热裂解的产物分布
3.4.2 纤维素与木质素混合热裂解的产物分布
3.4.3 木聚糖与木质素混合热裂解产物分布
3.5 本章小结
第四章 基于组分的生物质热解过程的模拟研究
4.1 引言
4.2 气固两相流模型
4.2.1 连续性方程
4.2.2 动量方程
4.2.3 湍流模型
4.2.4 动能理论
4.2.5 传热模型
4.3 生物质热解模型
4.3.1 模型假设
4.3.2 动力学模型
4.3.3 物性参数
4.3.4 化学反应速率
4.3.5 物理模型
4.3.6 计算条件
4.4 模拟结果分析与讨论
4.4.1 Qs/Qf=10/2工况下喷动床内生物质热解过程分析
4.4.2 Qs/Qf=2/10工况下喷动床内生物质热解过程分析
4.4.3 温度对Qs/Qf=10/2工况下喷动床内生物质热解的影响
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 研究结论
5.2 研究创新点
5.3 研究展望
参考文献
学术论文及科研成果
致谢
本文编号：3959848
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
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摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景及意义
1.2.1 生物质能概念和分类
1.2.2 生物质组成和特点
1.2.3 生物质能源利用技术
1.3 生物质组分热解研究进展
1.3.1 生物质三大组分热裂解研究
1.3.2 抽提物和无机物对生物质热裂解的影响
1.3.3 生物质热解模拟研究
1.4 本课题主要研究内容
第二章 基于组分的生物质热裂解动力学研究
2.1 引言
2.2 生物质组分TGA热解试验介绍
2.2.1 试验材料
2.2.2 试验方法
2.2.3 试验工况
2.3 生物质三大组分热裂解试验研究
2.3.1 生物质三大组分单独热裂解特性
2.3.2 生物质混合组分热裂解的交互影响
2.4 金属盐对生物质三大组分热裂解的影响
2.4.1 金属盐对纤维素热裂解特性的影响
2.4.2 金属盐对木聚糖热裂解特性影响
2.4.3 金属盐对木质素热裂解特性的影响
2.4.4 原始与合成生物质热解对比
2.4.5 不同升温速率与添加比例对生物质热裂解的影响
2.5 生物质组分热解特性及动力学参数分析
2.5.1 生物质组分热裂解特性参数分析
2.5.2 生物质组分热裂解动力学参数分析
2.6 本章小结
第三章 基于组分的生物质热裂解产物分布研究
3.1 引言
3.2 生物质组分Py-GC/MS热解试验介绍
3.2.1 试验材料
3.2.2 试验装置
3.2.3 试验工况
3.3 生物质三大组分快速热裂解试验结果分析
3.3.1 纤维素快速热裂解的产物分布
3.3.2 木聚糖快速热裂解产物分布
3.3.3 木质素快速热裂解的产物分布
3.4 生物质组分间混合热裂解的相互影响
3.4.1 纤维素与木聚糖混合热裂解的产物分布
3.4.2 纤维素与木质素混合热裂解的产物分布
3.4.3 木聚糖与木质素混合热裂解产物分布
3.5 本章小结
第四章 基于组分的生物质热解过程的模拟研究
4.1 引言
4.2 气固两相流模型
4.2.1 连续性方程
4.2.2 动量方程
4.2.3 湍流模型
4.2.4 动能理论
4.2.5 传热模型
4.3 生物质热解模型
4.3.1 模型假设
4.3.2 动力学模型
4.3.3 物性参数
4.3.4 化学反应速率
4.3.5 物理模型
4.3.6 计算条件
4.4 模拟结果分析与讨论
4.4.1 Qs/Qf=10/2工况下喷动床内生物质热解过程分析
4.4.2 Qs/Qf=2/10工况下喷动床内生物质热解过程分析
4.4.3 温度对Qs/Qf=10/2工况下喷动床内生物质热解的影响
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 研究结论
5.2 研究创新点
5.3 研究展望
参考文献
学术论文及科研成果
致谢
本文编号：3959848
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