果壳生物质热解特性与动力学

采用热重分析仪对林产果壳生物质（澳洲坚果壳、油茶壳、核桃壳）热解特性进行了研究,利用分布活化能模型（DAEM）分析了热解动力学。热解特性研究表明：油茶壳最大失重速率最小,热解起始温度、结束温度、最大失重速率温度均低于澳洲坚果壳和核桃壳;澳洲坚果壳和核桃壳热解特征值近似;3种果壳生物质随升温速率的增加,热解过程向高温区转移。DAEM研究表明：DAEM适用于3种果壳生物质的热解动力学研究,相关系数R²在0.914~0.999之间;澳洲坚果壳热解活化能83.91~211.86 kJ/mol,油茶壳热解活化能68.64~244.49 kJ/mol,核桃壳热解活化能98.69~267.75 kJ/mol;随转化率的增加,3种果壳生物质活化能呈现相同的变化趋势,但变化幅度不同。     

生物质热解特性和动力学研究

利用热重分析对在氮气气氛下不同升温速率的马尾松生物质原料热失重行为进行了研究。由失重和失重速率曲线分析可知,生物质热解过程分为三个阶段。根据热重实验数据建立动力学热解模型,运用Popescu法从22种动力学机理函数中寻求裂解的最概然机理函数并计算裂解的动力学参数。结果表明,Zhuralev,Lesokin和Tempelmen(Z-L-T)方程为最概然机理函数。     

生物质催化热解特性和动力学研究

利用热分析技术对氮气气氛下不同升温速率下马尾松生物质试样的热解过程和以Na2CO3为催化剂的催化热解过程进行了研究。结果表明,Na2CO3催化剂可使生物质的主要热解区向低温区移动,而最大失重速率减少。根据热重实验数据,运用Popescu法对马尾松热解和催化热解动力学进行了研究。结果表明,Z-L-T方程为热解和催化热解的最概然机理函数,并计算出其相应的热解动力学参数。     

生物质热解动力学模型的研究

在氮气气氛和不同的加热速率下对杉木原料进行了热重分析.由失重和失重速率曲线分析可知,生物质热解过程分为三个阶段.采用非线性最小平方算法,按三组分独立平行一级反应热解动力学模型,模拟计算的曲线与实验结果吻合较好,求解的动力学参数与文献报道值吻合较好,且随着升温速率的加快,纤维素和木质素热解的活化能有增加的趋势,而半纤维素活化能有下降的趋势.     

三种常见生物质热解动力学特性的研究

采用热重法对三种常见生物质热解特性及反应动力学进行研究。考察了粒径和升温速率对生物质热解特性的影响。粒径减小时,稻草开始热解的温度和热解结束的温度都降低,最大失重变化率对应的温度也降低;升温速率增加时,热解挥发分起始析出温度和DTG曲线峰值温度均相应增加。采用Coats-Redfern法对生物质热解过程进行处理,并求出了生物质热解的动力学参数,求出的表观活化能变化范围在30～70kJ/mol。     

神木煤显微组分热解特性和热解动力学

在高压热天平上考察了神木煤显微组分在不同热解温度、压力和升温速率下的热解行为 .并利用分布活化能模型 (DAEM)研究了显微组分的热解动力学 .结果表明 :在相同的热解条件下 ,镜质组比丝质组有较高的挥发分收率 .随热解温度升高 ,镜质组和丝质组的挥发分收率增加 .热解升温速率和压力对镜质组和丝质组的挥发分收率略有影响 .DAEM的动力学处理表明 :镜质组的归一化热解速率高于丝质组 ,热解活化能较低.     

生物质热解炭成型特性研究

通过将核桃壳热解转化为生物质热解炭并确定最佳制备温度,随后将生物质热解炭压缩成型,分析成型过程影响因素及成型品质。结果表明,600℃时产生的生物质热解炭与原料相比,挥发分含量降低70.21%,固定碳含量增加68.83%,热值达到29.16 MJ/kg;随着水分和成型压力的增加,成型炭的抗压强度先增大后减小;粘结剂种类影响成型炭的品质特性,采用复合粘结剂可保证成型炭冷热态强度,控制灰分含量;成型可改善热解炭燃烧特性,成型炭燃烧温度区间广,活性高且燃烧较为均匀,是一种更为理想的生物燃料。     

城市粪便热解特性与动力学

随着国家相关标准的细化和执行,城市粪便（收集自化粪池及旱厕）的无害化处理正受到越来越多关注。本文利用热重-微商热重分析（TG-DTG）对我国北方典型城市粪便热解特性进行了研究,并与3种常见动物粪便（猪粪、牛粪、鸡粪）的热解行为进行了对比。城市粪便的热解过程温度主要集中在205～525℃。城市粪便的最大失重温度与其余三种动物粪便较为接近,但热解结束温度高于其他三种样品。利用试验所得数据,采用Coats-Redfern法处理并计算不同生物质在相应热解条件下的反应动力学参数,结果显示城市粪便热解适合采用一级双组分分阶段反应模型。与动物粪便相比,城市粪便热解所需活化能低于牛粪,但高于鸡粪和猪粪。     

生物质热解动力学研究进展

本文概述了近年来一些生物质热裂解动力学模型方面的研究,简要介绍了在熔盐热裂解生物质研究中的应用情况。     

生物质热解特性研究

以竹材、稻壳、木屑为原料,通过常规热解结合快速热解研究生物质热解特性。结果表明,生物质常规热解的液体得率较低,相比而言竹材最高,稻壳最低,且热解温度是影响竹材和木屑热解的主要因素,其液体得率随温度的升高呈先增后减的变化规律;快速热解方面,利用居里点裂解仪和GC—MS在线分析竹材热解的液相组成,其组成以糠醛和酚类物质为主,它们分别来源于纤维素、半纤维素和木质素的热解。     

生物质与油页岩混合热解特性研究

为了充分利用油页岩和生物质,以生物质和油页岩按照不同质量比的混合试样作为研究对象,采用TG-DSC联用技术进行了热重实验,分析了热解过程特性曲线并计算热解特性参数,采用差减微分法计算了热解动力学参数。结果表明:混合试样DTG曲线分别在低温段及高温段出现2个峰,前者主要是生物质的纤维素及半纤维素挥发分的热解析出,后者主要为油页岩热解析出挥发分;随混合试样中油页岩含量逐渐增多,热解后期逐渐出现因油页岩无机盐热分解吸热过多而出现DSC曲线吸热峰;混合试样低温段挥发分析出量及挥发分综合释放特性指数均大于高温段的值;生物质含量最高的混合试样(生物质与油页岩的质量比为4∶1)的挥发分初始析出温度最低,其挥发分最大释放速度的峰值及挥发分综合释放特性指数均最大;生物质含量较多的混合试样低温段活化能大于高温段活化能的值,油页岩含量较多的混合试样低温段活化能低于高温段的值。     

汽车内饰用麻纤维的热解特性及动力学分析

采用热重-差热同步分析仪对黄麻纤维、红麻纤维和剑麻纤维3种汽车内饰用麻纤维在氮气气氛下采用不同升温速率下的热解特性进行研究。结果表明,氮气氛下3种麻纤维的热解阶段均为2个。不同升温速率下,黄麻纤维的初始热解温度和最大失重速率温度始终最大,最难发生热解。使用无模型FWO法和Starink法计算出的每种麻纤维的平均表观活化能较为一致。运用模型拟合Coats-Redfern法进行热解机理函数对比分析,确定3种麻纤维的热解均符合一维扩散模型(D1模型)。对比可知,氮气气氛下黄麻纤维的平均表观活化能均最大,剑麻纤维的相应值则均最小,综合结论为黄麻纤维的整体热解稳定性最佳、普适能力最强。     

藻渣热解特性及动力学分析

通过热重实验研究N₂气氛下升温速率对索氏提脂后的小球藻热解特性的影响,利用管式炉在N₂气氛下快速热解实验得出：在400℃时,小球藻热解转化率最高,生物油产率达57.6%,热解气为10%。采用等转化率方法FWO和KAS法对藻渣热解动力学进行分析和比较,结果表明：藻渣热解的主要热解阶段为25～800℃,可分为3个阶段,藻渣的DTG曲线存在两个失重峰,且随着升温速率提高,TG和DTG曲线都向高温区偏移,最大失重速率和残余固体质量都增加。N₂气氛条件下藻渣的主要热解阶段表观活化能和指前因子分别为228.46 kJ/mol和2.49×10²¹ min^-1,此阶段下FWO法和KAS法均能很好模拟藻渣热解数据,线性拟合相关系数(R²)均在0.96以上,最佳热解函数为dα/dT=2.49×10²¹/β exp(-228.46/(RT))(1-α)⁸。     

生物质与塑料共热解协同特性研究进展

通过梳理最新的生物质与塑料共热解技术研究进展,对共热解过程中协同效应、热重特性、动力学机理、气液固三相产物特性进行综述,归纳了生物质与塑料共热解的协同特性和优势特点,为生物质废弃物与废塑料共热解技术提供理论依据,为环境治理提供方案参考,有利于创造经济效益和生态效益,加快实现社会可持续发展的目标。     

白肋烟热解特性及其动力学

采用TG-DTG-DSC热分析联用技术研究了不同产地白肋烟的热解燃烧行为及其动力学,结果表明,从室温加热到800℃,不同产地的白肋烟热解燃烧过程均经历4个热失重过程,但温度范围不同,且每个阶段的质量和热量变化均不同,样品的主要反应发生在138~583℃内. 采用Coats-Redfern法对不同产地的白肋烟样品4个热失重阶段进行了动力学计算,结果表明,第I与第II阶段机理函数相同,而第III与第IV阶段机理函数相同;燃尽阶段的活化能明显比其他阶段的活化能高. 采用特殊收集装置收集4个热失重阶段的粒相产物,对其有害产物和致香成分的定量分析结果表明,不同产地的白肋烟样品在热解不同阶段产生的有害物质和致香成分的量有所不同,但大部分有害物质和致香成分在第II热失重阶段产生,且产生的量相对较大.     

乌拉盖褐煤热解特性及反应动力学参数研究

为获得较好的褐煤半焦制备工艺参数,研究了不同制备条件(热解终温、升温速率、原煤粒径、热解气氛)下制得的乌拉盖褐煤半焦的燃烧性能和燃烧动力学参数。结果表明,热解终温对半焦品质的影响最大,热解升温速率、原煤粒径和热解气氛对半焦燃烧特性的影响不显著。热解终温由350℃升至600℃时,反应指数RI由235℃升至292℃,半焦着火性能变差;燃尽指数Cb由4.68升至6.15,半焦燃尽性能变差;爆炸指数Kd由2.54降至0.46,半焦爆炸倾向性变低;反应活化能由44.4 k J/mol升至63.4 k J/mol,半焦燃烧动力学特性变差。热解终温为520℃时制得的半焦反应指数、燃尽指数、爆炸指数和反应活化能分别为265℃,5.34、0.80和53.2 k J/mol,属于易着火、易燃尽、中等爆炸燃料,燃烧特性良好。     

芦苇秆热解特性及动力学分析

为了充分利用芦苇秆生物质能源,以不同升温速率对芦苇秆进行热重实验,分别运用Coats-Redfern（CR）法、Flynn-Wall-Ozawa（FWO）法、Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）法计算芦苇秆热解动力学参数,并利用主函数图法确定反应机理和动力学。结果表明：芦苇秆热解可分为4个阶段,其中190~400℃为主要热解阶段。在此阶段,将3种方法计算所得转化率（α）与实验数据进行对比,发现当温度大于250℃时,Coats-Redfern法计算值与实验数据偏差较大,而Flynn-Wall-Ozawa法与Kissinger-Akahira-Sunose法在整个阶段内吻合度较高。由主函数图法可知芦苇秆热解最佳反应机理为随机成核,反应级数为2。对比残差平方和发现,Kissinger-Akahira-Sunose法相比于Flynn-Wall-Ozawa法更适合计算芦苇秆热解动力学参数,计算的表观活化能随转化率的增大呈先增大后减小的趋势,并在转化率为50%时达到最大值286.9 kJ/mol。     

生物质型煤热解半焦的燃烧特性研究

为开拓低阶粉煤资源高效分质利用途径,在前期制备的能满足直立炉热解要求的生物质型煤的基础上,利用同步热分析仪研究了生物质型煤热解半焦的燃烧性能,并与原煤、原煤半焦及型煤的燃烧性能进行了对比,考察了热解温度对半焦燃烧性能的影响规律。由结果可知,生物质型煤热解半焦的燃烧特征温度低于原煤半焦;随热解温度的升高,原煤半焦的燃烧特征温度呈线性增加,而型煤半焦燃烧特征温度的增加幅度较小;在热解温度较高时,型煤半焦的燃尽性能较好;型煤半焦的综合燃烧特性略差于相同热解温度的原煤半焦,但差别很小。热解温度为650℃的型煤半焦具有最好的燃尽性能和综合燃烧特性。     

煤与生物质共热解特性初步研究

初步研究了煤与生物质共热解时的协同作用,热解实验研究了大雁煤、木屑和两者混合物三个样品的热解特性,木屑与大雁煤热解特性相比,热解产物产率随温度变化特性形似,但热解的起始温度和热解温度区间有一定差别,两者混合物共热解时出现了协同作用,结果是半焦产率降低,焦油和气产率增加,热解气组成中H2和CH4 降低,CO和CO2增加.     

生物质热解及生物质与褐煤共热解的研究

褐煤及生物质均具有隔绝空气受热时化学结构发生裂解的特性．经过热裂解可得到半焦、焦油和煤气等三种形态的物质．对于一定的煤及生物质来说,三种形态产物的产率将因热解条件不同而有差异．研究选取了龙口褐煤,选取了木屑和核桃壳两种生物质,在一定的条件下进行低温热解．考察了生物质热解及生物质与褐煤共热解时,三种形态产物产率的差异．考察了低温热解所得半焦直接作为吸附剂使用的性能．吸附实验结果表明,不经任何处理的低温热解半焦吸附亚甲基蓝的单位吸附量可以达到7．3mg／g．