生物质热裂解动力学的研究进展

综述了目前国内外生物质热裂解动力学在实验和理论方面的研究进展。着重介绍了生物质快速热解动力学模型小型装置的研究现状及特点,并对其进行了对比分析,阐明了该类反应器开发、设计及操作优化的关键。同时,也对现有的生物质热解模型作了归类和对比分析,指出了今后的研究方法和发展方向。     

秸秆类生物质闪速热解规律

为了研究闪速加热条件下生物质的热解挥发特性，设计了等离子体加热高温层流炉作为实验设备。用有代表意义的玉米秸秆粉末，在该层流炉上进行了4个加热温度（800K，850K，900K，950K）的热解实验研究。得出了不同加热温度和停留时间下玉米秸秆粉末热解的实验数据；根据这些实验数据和Arrhenius一级反应动力学模型方程，分析得出相应的化学动力学参数：表观频率因子和表观活化能。研究发现，在闪速加热条件下，玉米秸秆粉末的热解化学动力学参数并不随工况的变化而改变，具有统一的公式。用这个模型进行了相应工况的理论计算，得到了挥发份随停留时间和反应温度变化的曲线，并与实验结果进行了比较。结果表明，实验值和模型计算预测值有很好的一致性，所得的模型和相应的动力学参数具有广泛适用性。本项研究结论对秸秆类生物质的闪速热解规律的研究和热解装置的优化设计有重要的指导意义。     

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。     

层流炉气流温度的检测与控制

利用层流炉可以测定闪速加热条件下(升温速率10^4K／s以上)生物质的热挥发特性。生物质热挥发特性的研究对于获得生物质快速热解液化机理、实现液化装置设计的科学化有重要意义。层流炉内部气流的温度场的测量与控制，是精确控制生物质快速热挥发实验条件的一个关键因素。通过对层流炉内部温度场的测量和理论分析，得到了影响层流炉内部气流温度的关键因素，在此基础上重新设计了层流炉内部气流温度的控制模式，得到了理想的均匀温度场。