两种玉米秸秆热解过程动力学模型的比较

介绍了生物质热解的简单一级动力学模型和分布活化能模型,并利用这两种模型分别对玉米秸秆在15、25、30K/min升温速率下的热重分析数据进行了研究。利用简单一级动力学模型计算的活化能数值在7～54kJ/mol之间,指前因子在2.8×10~4～3.3×10~4min~(-1)之间;利用分布式活化能模型计算的活化能数值在65～80kJ/mol之间,指前因子在1.9×10~5～3.0×10~5min~(-1)之间。同时,分析了产生上述差异的原因,并通过研究分布活化能模型的计算结果得出分布活化能模型更能反映生物质热解动力学过程的结论。     

猪粪热解特性及其动力学研究

在程序控温热重分析仪上进行了不同升温速率(10,20,30,50℃/min)的猪粪热解失重试验,获得了猪粪热解特性参数;采用分布活化能模型(DAEM)进行动力学分析,计算得到整个热解过程的活化能和频率因子的分布规律。结果表明,猪粪热解过程呈现失水干燥段、热解过渡段、挥发分析出段和碳化段,升温速率对猪粪的热解有一定的影响,表现为随升温速率的升高,DTG曲线向高温侧移动;动力学分析表明,猪粪热解活化能在52~113 kJ/mol变化,低于锯末、稻壳、稻秆、椰壳热解的活化能,说明猪粪较其他生物质易受热分解;同时猪粪热解的活化能和频率因子之间存在动力学补偿关系,但整个热解过程中这种补偿关系呈分段趋势。     

几种生物质热解反应动力学模型的比较

为了选择一个合适的生物质快速热解液化计算模型，分别对R．S．Miller模型和A．M．C．Janse模型进行分析和编程；在低升温速率下，将两种模型预测结果和小麦、玉米秸秆在热分析仪上的热解实验结果进行了对比；在高升温速率下，将这两种模型预测结果和由实验数据得出的平行一级反应模型预测结果进行了对比。对比结果表明：与A．M．C．Janse模型相比，R．S．Miller模型和热解实验较吻合，和平行一级反应模型预测结果相似，而A．M．C．Janse模型和实验及平行一级反应模型差别较大。对玉米、小麦秸秆快速热解液化进行计算时，建议选用R．S．Miller模型。     

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。     

农业废弃物共热解试验及动力学研究

采用微机差热天平对稻壳、花生壳、小麦秸秆及其1:1混合样品的热解过程进行研究,并采用FWO法计算共热解反应的活化能。结果表明不同种类生物质共热解与单独热解存在相似性,可以分为干燥脱水、预热解、挥发分大量析出和残余物缓慢分解共4个阶段;3种混合样品热解的着火温度均低于单独热解时的平均值,稻壳与麦秆、花生壳与麦秆混合样品的失重率大于任意组分单独热解的平均值,活化能小于单独热解的平均值,而稻壳与花生壳混合样品的失重率小于单独热解的平均值,活化能大于单独热解时的平均值;不同种类生物质共热解过程具有明显的协同效应,且共热解的协同效应表现为两种生物质联合作用的结果,与掺混比例不存在线性叠加关系。     

煤热解动力学的单一反应模型和分布活化能模型比较

利用程序升温热重技术研究了宝日希勒褐煤和包头烟煤热解的失重过程,比较分析了单一反应模型和DAEM对其动力学分析的适应性。单一反应模型仅需一条失重曲线就可以获得动力学参数,但一般需要对失重曲线进行分段处理,且只能得到某一温度范围内活化能的平均值。Miura积分法可以在DAEM的应用中不需事先假设活化能分布的形式和频率因子为定值,由至少3条不同升温速率下的失重曲线直接得到煤热解的活化能分布和频率因子的值。Miura积分法的结果表明,宝日希勒褐煤和包头烟煤热解的活化能随着失重率的升高而增大,活化能分布于250～400kJ/mol的区间。频率因子先随活化能的升高而增大,而当活化能大于300kJ/mol时,频率因子趋于水平。DAEM能描述非等温热解自低温到高温的全过程,对煤种和升温速率变化有宽广的适应性。     

分布活化能模型在污泥热解特性研究中的应用

研究和推导了城市污泥热解的活化能分布模型(DAEM)．采用直接搜索法对模型进行求解,确定其热解动力学参数,并用实验数据对DAEM模型的可靠性进行验证．结果表明,DAEM模型能较好地描述污泥的热解过程,可靠性好．此外,还分析了积分上限对DAEM模型求解精度的影响以及指前因子K0、平均活化能E0和活化能分布的标准偏差δE对热解过程的影响．     

生物质热解制煤气的动力学研究

动力学研究对于热解和气化系统的优化设计和良好的控制都是非常重要的。该文在综述国内外文献的基础上，建立一个全面的描述固定床高温热解系统的动力学模型，模型考虑了下列几个基本步骤：新鲜生物质热解产生一次产品(焦油、煤气和半焦)；一次焦油分解成二次产品；一次焦碳与煤气发生反应。利用上述模型对固定床热解系统进行了计算，结果表明本模型比其他动力学模型更能精确地描述固定床热解系统的动力学过程。     

生物质闪速热解挥发特性的研究

以等离子体为热源，利用层流炉热解试验台对稻壳等生物质进行了闪速热解挥发试验，得到了不同加热温度和挥发时间下的热解挥发百分比数据；根据试验数据，计算出了Arrhenius一级反应动力学模型的表观频率因子和表观活化能参数的值。研究发现，在闪速加热条件下，同一种生物质的热解动力学参数不随工况发生变化；不同生物质的表观频率因子和表观活化能的值不同；试验数据与模型具有很好的吻合性，该模型可以作为生物质闪速热解的计算模型之一。     

The pyrolysis of canteen waste and oak mixtures in various ratios

Batch pyrolysis experiments of canteen waste and oak wood mixtures in various weight ratios were carried out, and the quantities of the products were determined. The experiments included the analysis of the elemental composition, the ash and moisture content and the high heating value of the base materials and the pyrolysis coke, and the particle size distribution and specific surface of the ground coke. The produced syngas, the kinetics of gas production and its changes over time, and the high heating value of the gas were determined.     

城市固体废弃物典型组分的快速热解产气特性研究

选取城市固体废弃物中的常见六种组分(纸屑、厨余、织物、木屑、塑料、橡胶)作为实验物料进行快速热解实验。在所得实验数据的基础上对热解气体产物的组成以及变化情况进行了分析，并研究了热解混合气的热值随时间变化的情况。通过研究有助于对热解产物进行预测，且能够深入地了解热解机理。     

基于TG-FTIR木耳基废弃物热解特性研究

利用热重-傅立叶红外光谱(TG-FTIR)联用技术对木耳基废弃物的热解特性进行了研究,并采用Coats-Redrern模型计算了木耳基废弃物的热解动力学参数。研究表明,木耳基废弃物的热解主要发生在200⁵00℃,活化能为50 kJ/mol左右,并随着升温速率的升高而增加。热解气态产物主要有CH4,H2O,CO2,CO等,同时还检测到含有C=O官能团的有机混合物,其中可能含有具有高附加值的化学品左旋葡萄糖酮(LGO)。热解气态产物和有机混合物的析出是引起木耳基废弃物失重的主要原因。     

鸡骨废弃物热解特性及动力学与热力学研究

采用热重分析法对废弃鸡骨热解特性进行研究,分别在3种升温速率（10、20、30 ℃?min-1）下进行热解,结果表明鸡骨的热解过程可分为三个阶段,分别为脱水阶段、蛋白质等有机物分解的挥发分析出阶段和碳酸盐等无机物的热解的碳化阶段。受样品热滞后影响,随升温速率的提高,样品的TG与DTG曲线向高温方向偏移。应用Flynn-Wall-Ozawa（FWO）法得到鸡骨热解动力学相关参数,活化能为236-462 kJ/mol。利用主曲线法得到样品反应机理函数为f(α)=(1-α)和 f(α)=(1-α)3。通过分析骨类厨余垃圾的热解过程,可以使废弃骨类资源得到优化配置。     

纤维素的加压热解特性及动力学研究

利用加压热重仪对纤维素进行了热重分析实验,获得了不同升温速率(5,10,20 K/min)和不同压力(0.1,0.5,1,1.5,2 MPa)条件下的热重曲线TG和失重速率曲线DTG,并通过热分析数学方法获得了热解动力学参数。结果表明,在各压力条件下,提高升温速率,纤维素主热解区间均往高温区移动,热解略有加深;在各升温速率条件下,增大压力,主热解区间均往低温区移动,热解时间缩短,剩余残渣百分比增大;在同一升温速率下,随着压力的增大,热解活化能增大,且升温速率越大,活化能随压力增大越明显;在同一压力下,随着升温速率的提高,热解活化能增大,且压力越大,活化能随升温速率增大趋势越明显;在各条件下热解活化能和指前因子存在着较好的补偿效应。     

海藻热解动力学特性研究

选取江蓠、麒麟菜和马尾藻三种海藻为研究对象,进行热解特性研究.在升温速率分别为10℃/min、20℃/min和30℃/min, 反应终温为700℃的条件下,分别对热失重曲线和失重速率曲线进行分析,考察升温速率、反应温度等对海藻热解过程的影响,建立海藻热解的反应动力学模型,计算出江蓠、麒麟菜和马尾藻的平均活化能分别为156.1 kJ·mol-1、75.0 kJ·mol-1和119.6 kJ·mol-1.     

Low‐temperature pyrolysis of municipal solid waste: influence of pyrolysis temperature on the characteristics of solid fuel

This paper presents the results of pyrolysis experiments of the mixtures of nine different combustibles municipal solid wastes (MSW's main composition: rice 24.33% and fruits 14.60%). The experiments were carried out in a laboratory‐scale reactor under nitrogen atmosphere at temperature of 300–700°C. The study concentrates on low‐temperature pyrolysis of MSWs and the effect of the pyrolysis temperature on the characteristics of the products (solid fuels) including proximate analysis, volatile content, heating value, ignition temperature and density of the solid fuel. The results indicate that the pyrolysis temperature plays an important role on the characteristics of the solid fuels. The volatile content of the solid fuels decreases with the pyrolysis temperature so that the low‐pyrolysis MSW treating process has advantage for higher heating value of the solid fuel for energy recovery purpose. The heating value is in the range of 23–27 MJ kg^?1, equivalent to the heating value of low‐rank coals. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

微波热解生物质废弃物的研究

利用微波热裂解生物质废弃物,使其转化为可直接利用的能源,是一种非常重要的处理工艺。运用自行研发的单模谐振腔微波设备对生物质废弃物进行热解反应试验,考察了微波功率、反应时间、含水率和物料粒径对木屑热解的影响,得到较优的反应工艺条件:微波功率为2.0 kW,反应时间为8 min,含水量为20%,物料粒径为0.5~0.8 mm。分析研究了固、液、气3种热解产物:固体产物(炭)的性质得到了改善;生物油主要是芳香烃类化合物和呋喃类化合物的复杂混合物;热解气体产物主要为CO,CO2,甲烷等,热值相对较高。     

桉树类生物质热解及产物释放特性研究

采用热重红外联用方法研究不同升温速率下桉树枝和桉树皮的热解特性和热解气体产物的释放特性,对比分析两者的差异性及差异机理。结果表明:桉树枝热解过程主要分为干燥、热解和碳化3个阶段,热解速率较快,气体产物释放主要集中在热解阶段进行,主要气体产物有烷烃、醇、酚、醛、羧酸、酮等多种有机气体产物和少量CO,CO2;桉树皮热解过程分为干燥、进一步干燥、热解反应、碳化及高温持续碳化5个阶段,相比桉树枝热解速率明显较低。桉树皮热解反应阶段在450⁵50℃和650550℃和650⁸00℃两个高温区间存在较为剧烈的碳化反应过程,主要气体产物为CO2和CO。