發(fā)布時(shí)間：2020-10-15 03:01

　　 生物質(zhì)烘焙預(yù)處理技術(shù)是改善生物質(zhì)燃料特性的一種手段,有著廣闊的前景。烘焙生物質(zhì)具有低水分、高熱值、疏水性強(qiáng)、可研磨性強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn),因此已得到學(xué)界和業(yè)界的廣泛關(guān)注。但是關(guān)于烘焙生物質(zhì)高溫火焰下的燃燒特點(diǎn),以及與燃燒密切相關(guān)的熱解成焦特性仍然鮮有研究涉及。本文著眼于生物質(zhì)高溫火焰燃燒特性,以及烘焙對(duì)熱解成焦、產(chǎn)油的影響,旨在加深對(duì)烘焙生物質(zhì)高溫?zé)徂D(zhuǎn)化的理解。本文首先通過(guò)單顆粒燃燒反應(yīng)器研究了烘焙預(yù)處理對(duì)荷木顆粒在高溫火焰下的燃燒特性的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)烘焙后的木顆粒揮發(fā)分燃燒時(shí)間變短,而焦燃燒時(shí)間變長(zhǎng)。烘焙預(yù)處理顯著促進(jìn)了更多的焦生成,使燃燒時(shí)間變長(zhǎng)燃燒時(shí)間與焦顆粒的質(zhì)量和尺寸的關(guān)系可以用固體顆粒的擴(kuò)散控制反應(yīng)模型進(jìn)行很好的描述。另外,發(fā)現(xiàn)鉀離子的存在也會(huì)促進(jìn)了更多焦的生成,但鉀離子同時(shí)催化了焦的氧化反應(yīng),提高了焦的反應(yīng)性,總體上縮短了焦的燃燒時(shí)間。焦是生物質(zhì)燃燒過(guò)程的重要中間產(chǎn)物,對(duì)燃燒過(guò)程有決定性的影響,本文通過(guò)分步熱解的手段研究了烘焙對(duì)生物質(zhì)高溫?zé)峤猱a(chǎn)焦的影響。研究發(fā)現(xiàn)烘焙預(yù)處理會(huì)提高荷木焦產(chǎn)率的同時(shí),降低焦在熱重分析儀中的氧化反應(yīng)性。不過(guò),上述作用也很大程度上取決于熱解步驟的加熱速率。本文還更進(jìn)一步研究了烘焙對(duì)生物質(zhì)三種主要組分的成焦作用。研究結(jié)果顯示,烘焙預(yù)處理對(duì)纖維素、木聚糖、木質(zhì)素三種模型化合物均有顯著的焦產(chǎn)率提升作用,但作用的機(jī)理不同。此外,烘焙顯著削弱了纖維素和木質(zhì)素的焦反應(yīng)性,但對(duì)木聚糖焦反應(yīng)性的影響則可以忽略。最后,本文還對(duì)比了干烘焙和濕烘焙兩種重要生物質(zhì)熱處理方法對(duì)生物質(zhì)熱解氣相產(chǎn)物的影響。結(jié)果表明,濕烘焙后的生物質(zhì)揮發(fā)分含量更高,而干烘焙后揮發(fā)分含量則顯著降低。另外Py-GC/MS分析發(fā)現(xiàn),盡管兩種烘焙方法對(duì)油產(chǎn)物分布的影響有一定差異,但由于酸類和含氮雜環(huán)類物質(zhì)的減少,整體而言生物質(zhì)的熱解油質(zhì)量都有所提升。綜上所述,本文對(duì)烘焙生物質(zhì)的燃燒和熱解特性作了大量有意義的基礎(chǔ)研究,首次發(fā)現(xiàn)烘焙預(yù)處理對(duì)荷木和纖維素、木聚糖、木質(zhì)素等三種模型化合物的焦產(chǎn)率和焦反應(yīng)特性起作用必須符合一定的熱解溫度和加熱速率的要求,加深了烘焙對(duì)熱解焦形成過(guò)程作用的理解。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

第 1 章 緒論質(zhì)烘焙是指在 200-300℃下對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行 0.5-2 小時(shí)的輕度熱解[11]，從而料性質(zhì)得以改善的技術(shù)。一般而言，烘焙生物質(zhì)保留了原來(lái) 90%的能量，及質(zhì)量，因而能量密度得以明顯提升[12,13]。另外，由于生物質(zhì)在烘焙過(guò)程中了全部的水分，并且令包括羥基在內(nèi)的大量親水性基團(tuán)分解，既干燥了生物降低了生物質(zhì)的吸濕能力[14]，大幅改善了生物質(zhì)燃料的儲(chǔ)存和燃燒性能。以外，由于烘焙過(guò)程中生物質(zhì)原生的纖維結(jié)構(gòu)被破壞，纖維韌性顯著下降碎性大幅提升[15,16]。該特點(diǎn)使生物質(zhì)更適應(yīng)于高效粉末爐和與煤混燃摻燒

圖 1-2 生物質(zhì)組分在不同烘焙溫度下的失重率和發(fā)生的反應(yīng)[44]。但有關(guān)生物質(zhì)的主要組分烘焙后的熱解特性研究還比較缺乏。近兩年，浙江的王樹榮等人陸續(xù)開(kāi)展了烘焙對(duì)白皮松[37]、半纖維素[45]和纖維素[46]熱解特響的研究，以焦產(chǎn)率來(lái)說(shuō)，熱重分析儀熱解得到的生物質(zhì)及主要成分烘焙后對(duì)焦產(chǎn)率都升高，而絕對(duì)焦產(chǎn)率基本不變，也不受烘焙溫度升高的影響。他一步使用固態(tài) 13C 核磁共振技術(shù)[46,37]、二維紅外相關(guān)光譜[45]對(duì)烘焙生物質(zhì)

圖 2-1 單顆粒燃燒反應(yīng)器特性實(shí)驗(yàn)在一 SPR 反應(yīng)器上進(jìn)行，其結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)為燃料，使樣品暴露在高溫 H2火焰下燃燒。反應(yīng)保護(hù)管，其作用在于在進(jìn)樣的短時(shí)間內(nèi)隔離樣.3 mm 的鎢絲穿上，固定在另一根可活動(dòng)的陶瓷制樣品進(jìn)出。待進(jìn)樣后，迅速抽離保護(hù)管，則反火、揮發(fā)分燃燒（脫揮發(fā)分），以及焦燃燼過(guò)程像機(jī)(Allied Vision Technologies stingray F-033)記多相關(guān)操作可參見(jiàn)早前的研究[57,58]。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 修木;;全世界顆粒燃料產(chǎn)量增長(zhǎng)[J];國(guó)際木業(yè);2015年11期

2 方升佐;關(guān)于加速發(fā)展我國(guó)生物質(zhì)能源的思考[J];北京林業(yè)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào);2005年02期

本文編號(hào)：2841592