生物质热重实验及动力学分析

采用热重分析方法对黄桷树的热解行为及其动力学规律进行了研究。分析了试样在不同粒度(0.83,0.12,0.075mm)和不同升温速率(10,15,20,25℃/min)下的实验结果。结果表明:样品的失重过程由干燥和初挥发段、升温段、热解段和炭化段4个阶段组成;在升温速率一定的情况下,随着试样粒度的减小,试样在干燥和初挥发段失水明显、热解起始温度降低、有利于热解进行;随着升温速率的升高,各个阶段的起始和终止温度向高温侧偏移,且主反应区间也增加。采用Flynn-Wall-Ozawa对试样热解过程进行了动力学分析研究,得到了表观活化能。     

废弃柞木段热解特性及其反应动力学研究

以废弃柞木段为研究对象,进行了不同升温速率(5,15,25℃/min)下的热解失重实验以及TG和DTG曲线分析,采用分布活化能模型(DAEM)和一级反应模型研究其反应动力学特性。结果表明,脱水干燥的废弃柞木段热解过程主要分为过渡、挥发分析出和碳化3个阶段,随着升温速率的提高,DTG曲线有向高温侧移动的趋势,不同升温速率下的最大热解速率所对应的温度在360~380℃;采用DAEM得到的主热解阶段活化能为210~260 k J/mol,一级反应模型得到的主热解阶段活化能约为62 k J/mol,两种模型都能够较好地描述废弃柞木段主热解阶段,而DAEM模型更为全面。     

热重-红外联用技术分析桉树热解动力学及挥发产物对结渣影响研究

基于热重-红外联用技术(TG-DTG-FTIR),研究升温速率为10、30、60℃/min下桉树的热解动力学活化能E及挥发分产物吸收带和特征峰。实验结果表明:桉树热解过程可分为水分挥发阶段(0~265℃)、挥发分析出阶段(265~605℃)、炭化阶段(605~700℃),共3个阶段,并且随着升温速率的增大热解最大速率增大,起始热解温度(T_(in))、终止热解温度(T_h)和最大峰值温度(T_(max))的热解曲线均向高温处稍微移动。在不知反应机理函数的情况下,利用Flynn-Wall-Ozawa法在转化率α∈[0.2,0.8]下计算桉树的热解动力学活化能E值,结果在33.25~60.12 k J/mol之间,与Coats-Redfern法求解的结果相近。利用FTIR谱图分析各热解阶段的产物,同时验证与之相应的TG-DTG曲线。     

基于分布式活化能模型的污泥热解特性研究

文中通过非等温热重实验,并利用分布式活化能模型,对污泥热解特性与动力学参数随热解温度及升温速率的变化规律进行分析。实验结果表明:污泥热解过程主要分为脱水(室温~205℃)、脱挥发分(205~550℃)及碳类无机物热分解(550~800℃)3个阶段,并随升温速率升高(15、20、50℃/min),挥发分失重速率增大,且热解特征值向高温侧移动;模型计算结果表明:污泥热解活化能分布在70~180 k J/mol之间,随转化率升高,活化能与指前因子均呈先增加再降低的趋势,二者存在一定的补偿效应。     

坝上地区莜麦秸秆热解特性研究

为实现高寒坝上地区农作物秸秆高效清洁燃烧,文章选取典型莜麦秸秆作为研究对象,通过混合气体模拟烟气燃烧过程中的热解气氛环境,采用热重分析仪研究空气和N2,CO2,O2不同比例组成的混合气体氛围下热失重特性以及升温速率对其影响,采用AKTS软件进行动力学分析。结果表明：莜麦秸秆热解过程可分为干燥（30～140℃）、挥发（140～370℃）、炭化（370～900℃）3个阶段;气体氛围主要影响热解的炭化阶段,对干燥和挥发阶段影响较小;升温速率影响挥发和炭化阶段,升温速率越快,反应速率越大;当热解气氛为15%O2-5%CO2-80%N2混合气体（气体2）时,热解过程所需活化能最少,平均活化能为139.86 kJ/mol。研究结果可为高寒坝上地区生物质秸秆能源化利用提供一定理论依据。     

生物油蒸馏残渣热解特性研究

采用TGA Q500热分析仪和傅里叶变换红外光谱仪联用技术,对生物油蒸馏残渣在不同升温速率下的热解动力学特性进行分析研究。结果表明:生物油蒸馏残渣热解可分为小分子物质挥发析出、大分子物质裂解和焦炭产生3个阶段,热解产物主要为水、烷烯烃、CO_2和芳香类物质。在不同升温速率10、20、30℃/min下,热解主要阶段反应级数均为2级,活化能分别为74.19、72.52和69.05 kJ/mol。随着升温速率的增大,热重曲线整体向高温区移动,热解主要阶段活化能逐渐减小。     

城市污泥热解特性及热解过程中Pb、Cd迁移特性

以城市污泥为研究对象,考察了其在不同升温速率下的热解特性、热解反应动力学特征以及重金属Pb和Cd在热解过程中的迁移规律。通过热解失重曲线图得出,污泥的热解过程可分为水分析出阶段、挥发分析出阶段和半焦分解阶段。提高升温速率会导致污泥的失重量减少,挥发分最大失重速率增加。根据Coats-Redfern积分法计算结果得到,挥发分析出的第1阶段和第2阶段的反应级数分别为1和2,且不同升温速率下挥发分析出的第1阶段和第2阶段下的活化能总体上变化不大。通过管式炉热解实验可知,在热解温度为400、500、600和700℃范围内,重金属Pb和Cd的残留率随热解温度的升高均表现为先上升后下降的规律。Cd的残留率在热解温度为500和700℃时分别达到最高(41.64%)和最低(2.92%),而Pb的残留率随温度变化不大,均为93%以上。热解温度为400~500℃,Cd和Pb挥发较少。     

植物化工醇废液热解动力学研究

为了研究植物化工醇废液的热解反应机理,将废液置于氮气气氛下进行加热反应。利用热重分析仪考察了不同升温速率对废液热解反应影响,得到了TG/DTG曲线。实验结果表明废液热解反应有五个波动峰,以及蒸发、热解和无机盐反应三个过程,利用Coats-Redfern法计算了动力学参数,热解过程活化能和频率因子均最小,无机盐反应过程最大,活化能大小与升温速率和反应阶段有关。改变升温速率并不会明显改变热解反应特性,热解过程主要是挥发分析出,失重比和失重速率均最大。     

北方地区典型生物质的热重分析及动力学研究

采用热重分析法对北方地区4种典型生物质玉米秆、棉花杆、杨树枝和苹果树枝做了热解与动力学特性的研究,实验采用了3种升温速率:20℃/min、40,℃/min和60,℃/min,加热终止温度900,℃.研究发现,生物质热解大致可以分为4个阶段,即失水阶段、过渡阶段、快速热解阶段、炭化阶段;玉米杆热解DTG曲线存在肩状峰现象;升温速率增加,生物质热解4个阶段的起始温度以及终止温度向高温侧移动,相对应的峰值温度升高,主要热解反应阶段温度区间变宽.建立了一级反应动力学模型,结果发现,随着升温速率的增加,生物质的活化能降低.     

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。