生物质热解及半焦气化特性实验研究

摘要

生物质能作为一种资源丰富、清洁且可再生的能源，已得到国内外研究学者的关注。本文针对生物质的热解特性进行了深入研究，同时，为提高生物质的利用效率，对生物质的热解半焦进一步加以利用，研究了不同反应条件对生物质热解半焦的CO2气化特性的影响。本文主要从以下几方面开展研究工作：
　　在热重红外联用仪上进行了生物质的热解实验研究，考察了生物质种类、升温速率及热解温度对热解特性的影响，开展了热解气相产物释放规律的实验研究。采用 DAEM和F-W-O法对在不同升温速率下生物质的热解进行动力学特性分析，获得热解动力学参数。结果表明，生物质的种类、升温速率及热解温度对热解的影响很大。当升温速率为20℃/min时，热解最充分，挥发分的析出量最多，且松木屑的热解失重量最大。生物质的热解产物中轻质气体主要为 CO2、CO、CH4和 H2O等小分子气体，不同热解阶段气体析出量差别很大，且不同的热解产物的析出特性由生物质样品内部官能团的重组、断裂引起。
　　在热分析实验的基础上，利用FTIR技术及BET法对热解过程中的焦结构演化行为进行了表征。研究表明，焦样中的官能团主要以羟基（-OH）吸收峰、脂肪族的C-H及芳香族的C=C、C=O等含氧官能团为主。热解温度的升高，半焦碳化程度加深，焦内部芳香结构增加，半焦中各官能团的数量和种类逐渐减少。同时，热解过程中不同生物质种类的半焦，其焦中的孔隙结构变化较大。玉米秸秆半焦与松木屑半焦中主要以微孔为主，稻壳半焦以中孔分布较多。不同热解终温下其焦样的比表面积也大不相同。
　　通过对半焦CO2气化特性实验研究，结果表明，不同气化反应条件对气化反应活性的影响较大。热解升温速率及气化温度的提高，均能提高半焦CO2气化的总反应速率。

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主要符号表

第1章 绪 论

1.1 概述

1.2 生物质热解气化技术

1.3 生物质热解气化技术研究现状

1.4 本课题的研究内容及方法

第2章 生物质热解及半焦气化的实验设计

2.1 实验样品的选择与分析

2.2 实验仪器介绍

2.3 实验方案制定

2.4 本章小结

第3章 生物质热解的TG-FTIR分析

3.1 生物质样品热解特性实验研究

3.2 生物质热解挥发分气体析出特性研究

3.3 热解动力学分析

3.4 本章小结

第4章 生物质热解半焦的表面物化特征及CO2气化特性实验研究

4.1 生物质热解半焦FTIR分析

4.2 半焦比表面积实验分析

4.3 半焦的CO2气化特性实验研究

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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