【摘要】：生物質(zhì)能是世界第四大能源之一,農(nóng)作物秸稈是一種重要的生物質(zhì)資源。生物質(zhì)的熱解利用越來越受到各國的重視,利用熱解技術(shù)獲取生物質(zhì)能是未來最有前景的生物質(zhì)能利用方式之一。本研究以油菜、水稻、玉米、小麥和棉花秸稈為研究對象,采用SDT-Q600型同步熱分析儀,對秸稈進(jìn)行熱解試驗(yàn),結(jié)合木質(zhì)纖維含量和熱化學(xué)工程特性對秸稈進(jìn)行熱解特性分析。建立了熱解動力學(xué)模型,獲取秸稈的熱解動力學(xué)參數(shù)。利用DSC曲線求取了熱解過程吸熱量。主要研究結(jié)論如下:(1)秸稈熱解TG曲線表現(xiàn)形狀基本上是類似的,TG曲線呈現(xiàn)為“S”型。但是在熱解反應(yīng)的起始和終止溫度、失重速率以及失重速率峰值點(diǎn)、殘余物含量等方面的特征有一定的差異。由TG曲線來看,可以將熱解過程分為預(yù)加熱和干燥階段、預(yù)熱解階段、固體分解階段和殘?zhí)糠纸怆A段四個階段。(2)油菜、水稻、小麥和棉花試樣的TG曲線基本重合,玉米試樣的TG曲線與其他試樣的明顯不同。五種秸稈試樣的DSC曲線走勢類似,但是各個試樣DSC曲線間的熱流值均不相等;三個地區(qū)小麥秸稈試樣的DTG曲線均不相同,最大熱解速率也各不相等,云南和湖北地區(qū)的小麥秸稈試樣在低溫區(qū)出現(xiàn)了明顯的側(cè)峰;四川、湖北和云南三個地區(qū)小麥秸稈試樣的DSC曲線差異明顯,各個試樣DSC曲線間的熱流值均不相等,四川地區(qū)小麥秸稈試樣出現(xiàn)明顯的峰值,其他兩個地區(qū)秸稈試樣不明顯。說明秸稈的種類和產(chǎn)地均對秸稈的熱解特性有影響。(3)油菜秸稈熱解主要失重的第一階段活化能分布在35.10~37.30 k J/mol的范圍內(nèi),第一階段的頻率因子分布在0.12~0.39 S-1的范圍內(nèi);第二階段的活化能分布在112.77~124.99 k J/mol的范圍內(nèi),第二階段的頻率因子分布在7.07E+06~8.73E+07 S-1的范圍內(nèi),線性相關(guān)系數(shù)0.99。小麥秸稈熱解主要失重第一階段的活化能分布在48.51~132.37k J/mol的范圍內(nèi),第一階段的頻率因子分布在5.64~8.85E+07 S-1的范圍內(nèi);第二階段的活化能分布在75.07~144.38k J/mol的范圍內(nèi),第二階段的頻率因子分布在2.27E+03~3.4E+09的范圍內(nèi)。線性相關(guān)系數(shù)r都在0.99以上。玉米秸稈熱解主要失重第一階段的活化能分布在59.79~89.86k J/mol的范圍內(nèi),第一階段的頻率因子分布在5.62E+01~4.4E+04 S-1的范圍內(nèi);第二階段的活化能分布在96.35~121.98k J/mol的范圍內(nèi),第二階段的頻率因子分布在1.09E+05~3.89E+07 S-1的范圍內(nèi),線性相關(guān)系數(shù)都在0.99以上。水稻秸稈樣品的熱解失重階段的活化能分布在89.21~101.08k J/mol之間,頻率因子分布在4.97E+04~3.53E+05 S-1的范圍內(nèi),相關(guān)系數(shù)都在0.99以上。油菜秸稈的吸熱量在414.41~1182 J/g的范圍內(nèi),小麥秸稈的吸熱量在586.16~2525.37 J/g的范圍內(nèi),玉米秸稈的吸熱量在2486.88~2873.92J/g的范圍內(nèi),水稻秸稈的吸熱量在1680.75~2374.5J/g的范圍內(nèi)。小麥秸稈的吸熱量變動范圍較廣,玉米秸稈的吸熱量比較集中。油菜、小麥、玉米和水稻秸稈的熱解吸熱量各不相同,差異很大。玉米秸稈樣品的吸熱量平均值最大,比較集中;而小麥秸稈樣品的熱解吸熱量均值最小,說明秸稈種類對熱解吸熱量影響很大。(4)通過對小麥和玉米秸稈的吸熱量對比,湖北產(chǎn)區(qū)的這兩種秸稈吸熱量都較其他兩個產(chǎn)區(qū)的秸稈樣品大;湖北產(chǎn)區(qū)的這兩種秸稈同樣具有較高的低位熱值,說明地域?qū)斩挓峤馕鼰崃坑杏绊?同時具有較高低位熱值的秸稈種類的熱解吸熱量普遍較大。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 熱解特性 吸熱量 動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK6
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究的目的與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線13-15
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容13-15
• 1.3.2 技術(shù)路線15
• 1.4 本章小結(jié)15-17
• 第二章 秸稈熱解參數(shù)測定和特性分析17-39
• 2.1 試樣的采集與制備17
• 2.2 儀器與方法17-19
• 2.2.1 試驗(yàn)儀器17-18
• 2.2.2 試驗(yàn)原理方法18-19
• 2.3 結(jié)果與分析19-38
• 2.3.1 木質(zhì)纖維測定結(jié)果19-20
• 2.3.2 TG-DTG曲線分析20-32
• 2.3.3 DSC曲線分析32-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 秸稈熱解動力學(xué)分析39-51
• 3.1 熱解動力學(xué)基本理論39-44
• 3.1.1 熱解方程建立39-41
• 3.1.2 動力學(xué)模型的基本思想41-42
• 3.1.3 選取動力學(xué)模型機(jī)理函數(shù)42-44
• 3.2 熱解動力學(xué)模型的建立44-51
• 3.2.1 各個地區(qū)油菜秸稈樣品的熱解動力學(xué)分析49
• 3.2.2 各個地區(qū)小麥秸稈樣品的熱解動力學(xué)分析49-50
• 3.2.3 各個地區(qū)玉米秸稈樣品的熱解動力學(xué)分析50-51
• 3.2.4 各個地區(qū)水稻秸稈樣品的熱解動力學(xué)分析51
• 3.3 本章小結(jié)51
• 第四章 結(jié)論及進(jìn)一步設(shè)想51-54
• 4.1 主要研究結(jié)論51-52
• 4.2 進(jìn)一步研究設(shè)想52-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 附錄58-59
• 致謝59

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