生物质木屑热解动力学研究

在空气氛围下对生物质木屑进行热解实验研究。通过分析TG曲线和DTG曲线可知,热解过程分为3个阶段。应用Coats-Redfern积分法对生物质木屑的热解过程进行动力学分析,采用y(α)-α主曲线法选择最概然的动力学机理函数,建立热解模型,同时计算相应的活化能和指前因子。     

竹材热解过程的动力学研究

采用工业分析及热重分析对竹材进行了热解研究。结果表明:竹材具有高挥发分、低灰分的特性;随着升温速率的增大,最大失重率增加,DTG曲线整体向后移动,最大失重率所对应的温度升高。在升温速率20℃/min下对竹材试样进行热解,有利于竹炭产率的提高;分别对热解过程进行分段拟合和整体拟合,分段拟合时,第一阶段反应级数为0.5,第二阶段反应级数可以认为是1.5或2;整体拟合时,反应级数相关系数在0.99以上,可以认为竹材热解过程是一个整体连续反应,前半阶段以半纤维素热解为主,后半阶段以木质素热解为主,纤维素的热解则贯穿整个反应过程。在不同升温速率下,无论对分段拟合还是整体拟合,随着反应级数的增加,活化能和频率因子都由小变大,呈现很强的规律性。     

氢氧化钾催化木屑热解特性影响研究

为了考察钾盐催化剂对生物质热解特性的影响,实验以木屑为原料,采用浸渍方法加入不同质量KOH,干燥和粉碎后进行热重和热解实验。实验中使用热重分析仪对样品进行热重实验,采用Starink法进行动力学分析,使用自行搭建的固定床热解炉研究热解温度和KOH添加量对木屑热解的影响。热重结果表明,加入KOH后热解温度降低,改变了木屑热解路径,降低了热解失重速率。动力学分析结果表明,加入KOH后使木屑主要热解区间表观活化能降低。热解实验结果表明,加入KOH后,木屑热解产物中热解油产率降低,热解合成气和半焦产率增加。热解产物经分析发现,加入KOH后,热解合成气中氢气含量显著增加,热解油品质有所改善,低KOH添加量对半焦孔隙结构影响较小,高KOH添加量使半焦的孔隙更加发达。     

污泥与木屑共热解特性研究

文章采用污泥、木屑为原料,在氮气气氛下进行热重实验,研究了升温速率和木屑添加量对污泥与木屑共热解特性的影响规律,并进行动力学分析。研究结果表明:随着升温速率的增加,样品挥发分析出阶段向高温方向移动,最大失重速率增加;随着木屑添加量的增加,样品总失重量及最大失重速率均显著增加。动力学分析认为:污泥热解的反应机理为三维扩散,机理函数为Z-L-T函数;污泥与木屑共热解的反应机理为成核和生长,机理函数为Avrami-Erofeev函数。污泥热解活化能为287.29～390.57 kJ/mol,污泥与木屑共热解活化能为170.16～277.05 kJ/mol,木屑的加入降低了污泥的热解活化能。     

市政污泥与木屑共热解特性及动力学分析

采用热重分析法对市政污泥、木屑及其不同比例的混合样品热解特性进行了分析,研究了升温速率和混合比例对热解过程的影响。对污泥和木屑进行单独热解时,木屑比污泥的反应活性更高;随着升温速率的增大,二者的挥发分析出指数D均有增大,但升温速率对污泥挥发分析出的影响更大;污泥与木屑共热解改善了污泥热解过程的综合热解释放特性,有利于热解反应的进行;随木屑添加比例的增加D值呈指数增长,在木屑添加比例为80%时,D达到最大值118.18×10-8,但仍低于理论值141.67×10-8,说明存在竞争作用。文章采用FWO(Flynn-Wall-Ozawa)和Starink方法,分别计算木屑添加比例为80%的共热解表观活化能。当转化程度α为0.1～0.8时活化能变化较小,α为0.9时活化能分别突增到761.64,786.12 kJ/mol。这说明共热解过程可分为150～520℃和520～1 000℃两个温度阶段,与污泥单独热解相比,降低了转化率达到90%时的终温。     

糠醛渣热解特性及其动力学研究

生物质热解是未来最有前途的可再生能源形式之一，为优化参数和改进设备，在不同升温速率下对糠醛渣的热解特性进行热重分析实验研究。实验采用美国Perkin Elmer公司生产的Pyris 1TGA热重分析仪，载气为纯度99．9％的氮气。结果表明糠醛渣热解随温度升高具有阶段性，表现了糠醛渣热解的复杂性。通过对不同升温速率下的失重曲线对比表明，升温速率对热解失重有显著影响。最后根据实验数据建立了热解动力学模型，分别用积分法和微分法对热解动力学参数进行求解。     

不同生物质热解特性及动力学的对比研究

通过对稻壳、芒属及蓝藻进行常压热重实验,结果表明:生物质热解过程可以分为4个阶段,干燥失水、预热解、快速热解、缓慢热解.由于组成成分的差异,蓝藻的快速热解段相对稻壳及芒属相对较低.比较了热解综合特性指数大小:蓝藻＞芒属＞稻壳,即蓝藻的热解稳定性相对较差,稻壳的热解稳定性较好.用Coats-Redfern方法计算样品的热...     

生物质玉米芯热解动力学实验研究

以玉米芯为对象,利用热重-质谱联用技术,以高纯氩气为载气对其进行了详细的热重分析研究。通过对10℃/min和30℃/min升温速率及其不同温度下的失重曲线分析,发现玉米芯的主要失重温度区间为200~400℃,峰值温度为328~345℃。随着升温速率的提高,玉米芯热解的初始温度升高,热解向高温侧移动。同时通过质谱分析获得了温度和升温速率对热解气化产物的影响规律。在此基础上建立了热解动力学模型,并根据实验数据对模型进行了求解,结果表明玉米芯热解在低温段属一级反应而在高温段属三级反应。     

3种农林生物质的热解及动力学研究

以桉树叶、甘蔗叶和桑树杆3种农林生物质为原料,利用热重分析仪进行热分析研究。通过对TG和DTA曲线的对比,探讨了生物质的热解过程;采用Coats-Redfern积分法进行动力学分析,确定了反应级数,得到了3种原料在不同温度下的活化能。结果表明:生物质的热解可分为干燥、预热、热分解氧化和碳化还原4个阶段,其中在300～400℃时热解反应最为剧烈;利用n=2,3级动力学模型,均能较好地表述生物质热解过程;3种生物质低温段的热解活化能要高于高温段的活化能,就整个热解过程看,E甘蔗叶E桑树杆E桉树叶。     

城市污水污泥的热解动力学特性研究

采用差示热天平获得上海程桥污水处理厂污泥的TG、DTG曲线，对干燥污泥的热解行为及其动力学规律采用热重分析法进行了研究。实验结果表明：干燥污泥的热解过程中有2个失重速率比较高的区域，这2个区域以挥发分的析出为主。通过热重分析法，求解了这2个区域的化学反应动力学参数——频率因子A和活化能E，对其反应机理进行了分析。     

竹质材料热解失重行为及其动力学研究

利用热重分析在不同升温速率(5~40 K.min-1)和氮气气氛下对两种竹质材料(毛竹和孝顺竹)的热解失重行为进行了研究。实验结果表明竹质材料在热解过程中可分为失水干燥、预热解、快速热解和残余物缓慢分解等4个阶段组成。快速热解阶段可由一级反应过程描述,根据一级反应由Coats-Redfern法计算毛竹和孝顺竹的平均活化能E分别为50.5kJ/mol和61.1kJ/mol。实验还表明加热速率越大,热解速度越快。     

秸秆类生物质热解特性及其动力学研究

该文对秸秆类生物质的热解行为进行了热重分析（TG）和差分热重分析（DTG）研究。加热速率分别为10K／min、20K／min和30K/min，加热终温为1173K；采用高纯氮气做保护气；样品粒径为250μm－1000μm。通过对TG、DTG曲线的分析，深入研究了加热速度、温度、加热时间等对热解过程的影响，建立了北方典型的秸秆类生物质的反应动力学方程，得出了该类物质热解反应动力学参数、表观活化能和频率因子，并提出了相应的热解机理。     

沼渣热解动力学、热力学分析及热解产物特性研究

采用热重分析（TG）分析沼渣的热解特性,研究沼渣的热解动力学并计算指前因子A、焓变ΔH、吉布斯自由能ΔG、熵变ΔS等热力学参数。进一步考察温度对沼渣热解产物分布与性质的影响。其热解过程可分为3个失重阶段,其中第2阶段为主要失重阶段,采用Flynn-Wall-Ozawa（FWO）法、Friedman法和Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）法计算的平均活化能分别为410.00、471.32和420.01 kJ/mol,热力学参数计算结果表明沼渣热解过程具有稳定的能量输出。沼渣热解油的产率随温度上升先增加后降低。气体产物的高位热值（HHV）从400 ℃时的6.82 MJ/Nm³增加到700 ℃时的8.54 MJ/Nm³。红外光谱（FTIR）、拉曼（Raman）光谱表明热解温度升高生物炭结构的有序性增加。     

玉米秸秆沼渣热裂解及热动力学研究

采用热重法(TG)-微分热重法(DTG)-差热分析法(DTA)研究玉米秸秆沼渣热解过程及热裂解反应动力学特征和机理。研究结果表明玉米秸秆沼渣的失重过程分为吸附水蒸发阶段和秸秆裂解、挥发性物质蒸发阶段。热解过程中,加热速率对玉米秸秆沼渣热解有显著作用。使用FWO、KAS和Popescu方法计算出其热解活化能分别为233、359、358 kJ/mol。对41种常用热裂解动力学机理函数分析确定其热裂解动力学机理为三级方程g(α)=(1-α)-2。扫描时电子显微镜(SEM)分析表明,热裂解可破坏玉米秸秆沼渣的木质纤维束状结构,降低木质纤维中的木质素和半纤维素的质量分数,但效果随升温速度的增大而变差。     

废弃物干酒糟生物质热解特性及动力学研究

酒糟（DG）的组成成分以及在50~900 ℃范围内的热解进行研究。TG/DTG实验结果表明,DG的开始热解温度为137 ℃,热解温度在305 ℃时热解速率最快,为6%/min。傅里叶变换红外光谱（FTIR）数据表明,DG的主要气态产物为CO₂、CH₄、酮、醛、酸和胺。通过分布式活化能模型（DAEM）与无模型积分（Flynn-Wall-Ozawa,FWO）方法对DG的动力学行为分析发现,DG在热解初始阶段活化能为76.49 kJ/mol,平稳阶段活化能为160 kJ/mol。随着热解反应的进行,DG的热解活化能逐渐升高。     

松木锯屑在N2和CO2气氛下的热解特性研究

对松木锯屑在N2和CO2气氛下的热解反应进行了分析,分别运用Ozawa法和Coats-Redfern法求得松木锯屑在N2气氛下的反应活化能与适合的机理函数。试验结果表明:在CO2和N2气氛下,松木锯屑热解过程分为干燥、热解预热、热解和高温煅烧4个阶段。随着升温速率的提高,热解曲线向高温一侧移动;较之在N2气氛下的热解过程,松木锯屑在CO2气氛下热解完成后的残余质量更少,由此可推断:CO2气氛有利于热解产生更多的气体产物。     

生物质快速催化裂解的反应动力学

根据生物质在流化床中气化受热速率较高的特点,设计了生物质快速升温催化裂解实验系统,提出生 物质催化裂解动力学模型。研究假定的模型综合了三竞争反应模型和二次反应模型的特点,即生物质首先进行3 个平行的裂解反应,生成气体、焦炭和焦油,焦油再经二次裂解生成气体和焦炭;模型对于锯末、纤维素和木 质素的催化裂解适用比较准确;动力学反应级数n的数值在0．66-1．57之间,用镍基催化剂时,其n值要高于 使用锻烧白云石时求出的n值;当白云石应用温度高于800℃时,焦油裂解活化能才有显著降低,即白云石的使 用温度宜高于800℃。     

氯化钾催化纤维素热裂解动力学研究

在差示热重分析仪上对生物质中最常见的金属元素钾的氯盐对纤维素热裂解动力学的催化效果进行了研究。试验发现氯化钾的存在影响到热失重初始阶段活性纤维素的生成过程，导致了热重曲线向低温侧移动，并且提高了焦炭的产率。结合Broido-Shafizadeh模型，对纤维素热解过程的催化作用机理进行探讨，发现纯纤维素主失重阶段呈现出连续反应模式，分别对应于活性纤维素和挥发分的生成过程，并随反应温度的提高两者依次成为整体失重过程的控制因素。钾盐的参与由于强烈催化了活性纤维素的生成反应，将控制反应转移到消耗过程的一对竞争反应中，分别对应于焦炭和挥发份的生成。对比纯纤维素的失重动力学参数，氯化钾对活性纤维素消耗过程中挥发份的生成反应和炭化反应均有强烈的催化效果。     

生物质热解的TGA-FTIR分析

基于TGA-FTIR联用技术,在线分析研究稻壳、稻秆及麦秆3种典型生物质在不同升温速率下的热解特性.分析生物质种类及升温速率对生物质的热解动力学参数及热解产物的影响.研究表明:由于生物质组成不同,其热失重特性也不同,生物质热解反应的活化能较低,为40～60 kJ·mol-1;红外分析表明试验用生物质热解过程中产物的析出规律相似,热解初始阶段先析出游离水,随后发生解聚和脱水反应,生成各种烃类、醇类、醛类和酸类等物质.随后,这些大分子物质又二次降解为一氧化碳为主的气体产物.