《生物质热裂解炭-气-油联产规律及特性实验研究潘萌娇.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物质热裂解炭-气-油联产规律及特性实验研究潘萌娇.（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、生物质热裂解炭生物质热裂解炭- -气气- -油联产规律及特性油联产规律及特性 实验研究实验研究 河北工业大学工程流动与过程强化研究中心 指导教师：陈文义 报告人：潘萌娇 研究背景及意义研究背景及意义 生物质是植物通过光合作用生成的有机物，包括植物、动物、微生 物以及由这些生命体排泄和代谢的所有有机物质 生物质能是指储存在生物质内部的能量 特点：总量巨大、环境友好、可再生、兼容性好 基金支持：河北省科技支撑项目生物质热解炭化高效利用技术 生物质能利用技术生物质能利用技术 生物质 热裂解 是指生物质在 无氧或缺氧条 下将生物质加 热，利用热能 切断生物质大 分子的化学键 ，使之转变为 低分子液体生
2、 物油、可燃气 体和固体炭3种 物质的过程。 图1.生物质的利用形式 原料特性分析原料特性分析 表1. 棉杆原料的元素分析、工业业分析 Table 1.Ultimate and proximate analysis of cotton stalk Proximate analysis(wt.%)Elemental analysis(wt.%)Q/(MJkg-1) MoistureAsh Volatil e Fixed C CHOaNSH/CO/C 15.41 7.058.7567.8216.3841.685.4450.951.93-1.570.92 a 差减法，O (wt.%) = 100-C
3、HN-S. b Q(kJ/kg)=339*C+1256*H+109*S-109*O,其中C，H，O，S分别别是原料中 碳，氢氢，氧和硫元素的含量 (wt.%) FeedstocksUltimate analysis（wt.%）Proximate analysis（wt.% ） Qb (MJkg- 1) CHOaNH/CO/CMAVFC Cotinus coggygria47.055.8345.032.091.490.723.205.5376.6414.6318.36 Mulberry48.016.2143.182.601.550.675.485.2776.5512.70 19.37 Wide
4、jujube48.336.1642.752.761.530.665.005.1676.3013.54 19.46 Rhus typhina48.316.3942.462.841.590.663.104.2077.2115.49 19.77 表2. 木材原料的元素分析、工业业分析 Table 2.Ultimate and proximate analysis of wood feedstocks 内容概要内容概要 1、利用热重分析确 定热解温度范围 3、热解终温及原 料特性对产物产量 影响 2、热解终温和加热 速率对焦炭产量影 响 4、热解产物焦炭和 气体特性分析 1 1、热重分析、热重分析 热
5、重分析（ Thermogravimetric Analysis，TG或TGA ），是指在程序控制温 度下测量待测样品的质 量与温度变化关系的一 种热分析技术，用来研 究材料的热稳定性和组 份。热重分析所用的仪 器是热天平。 图图2.氮气气氛下热热解终终温800时时0.18mmdp0.85mm的棉杆 在10/min升温速率下的热热重（TG）和微分热热重曲线线(DTG) Figure 2.The thermogravimetric (TG) and derivative thermogravimetric (DTG) curves of cotton stalk pyrolysed to the
6、temperature of 800 with the particle size of 0.18mm to 0.85mm at a heating rate of 10/min under inert atmosphere 图图3.不同加热热速率下的热热重TG和DTG曲线线 （dp0.18mm, N2流率为100ml/min ） Figure 3.TG and DTG curves of cotton stalk under different heating rates 1 1、热重分析、热重分析 2 2、热解实验、热解实验 2.12.1实验装置简图实验装置简图 图4.生物质热裂解实验装置
7、简图 Figure 4.The equipment diagram of biomass pyrolysis experiment 图5.温度和加热速率对棉杆热解焦炭产量的影响（0.18mmdp0.85mm, N2流率为100ml/min） Figure 5.Effect of temperature and heating rate on the yields of the biochar obtained from pyrolysis of cotton stalk. 焦炭产量都随着 热解温度的升高 而下降 产炭率在30-40% 之间 加热速率影响不 显著 2 2、热解实验、热解实验 2.
8、2 2.2棉杆热解焦炭产量棉杆热解焦炭产量 图6.温度对黄栌热解产物产量的影响(加热速率为10/min， 0.18mmdp0.85mm，N2流率为100ml/min) Figure 6.Effect of temperature on the yields of the biochar obtained from pyrolysis of Cotinus coggygria 焦油产率在500 时达到最大值 热解气产量随温 度升高而增加 焦炭产量随温度升 高而下降 3 3、产物产量分析、产物产量分析 3.1 3.1热解终温对产物产量的影响热解终温对产物产量的影响 3 3、产物产量分析、产物产量分
9、析 3.2 3.2原料特性对产物产量的影响原料特性对产物产量的影响 图图7.不同原料在550热热解时时的产产物分布(加热热速率为为10/min， 0.18mmdp0.85mm， N2流率为100ml/min) Figure 7.Product distribution obtained from pyrolysis of different feedstocks at 550 火炬热解得最 大产气量 桑树热解得最大 产炭率和产油率 4 4、产物特性分析、产物特性分析 4.1 4.1棉杆热解焦炭特性棉杆热解焦炭特性- -元素、热值、元素、热值、BETBET Pyrolysis temperatu
10、re() 300400550700 Heating rate of 10min-1 C(wt.%)62.6666.6667.1368.78 H(wt.%)3.162.181.190.69 N(wt.%)2.552.512.272.14 Oa(wt.%)32.3328.6529.4128.39 H/C0.610.390.210.12 O/C0.390.320.330.31 BET surface area(m2g-1)2.383.093.903.40 Qb(MJkg-1)21.6922.2121.0521.09 Heating rate of 20min-1 C(wt.%)59.7768.996
11、8.1669.10 H(wt.%)2.672.211.070.60 N(wt.%)2.142.062.041.93 Oa(wt.%)35.4226.7428.7328.37 H/C0.540.380.190.10 O/C0.440.290.320.31 BET surface area(m2g-1)3.834.697.032.82 Qb(MJkg-1)19.7523.2521.3221.09 Heating rate of 30min-1 C(wt.%)62.0264.9165.1967.57 H(wt.%)2.841.970.900.51 N(wt.%)2.152.051.981.82 Oa
12、(wt.%)32.9931.0731.9330.10 H/C0.550.360.170.09 O/C0.400.360.370.33 BET surface area(m2g-1)0.043.774.000.12 Qb(MJkg-1)21.0021.0919.7520.27 表3.棉杆所产产焦炭的元素、比表面积积和热值热值 Table 3. Elemental analyses ,BET surface area and calorific value of cotton stalk biochars produced by cotton stalk. 碳元素的含量随温度的升 高而升高，其他元
13、素则则相 反; H/C和O/C的原子比随温度 逐渐渐下降; 热值热值在20MJ/kg左右， 最高达23.25MJ/kg 550时时有最大的比表面积积 ； Pyrolysis temperature() 300400450500550600700 Heating rate of 10min-1 Ash(wt.%)9.1714.8115.3815.7516.6716.9617.21 Volatile(wt.%)30.2424.0522.8117.9416.7716.4015.17 Fixed C(wt.%)60.5961.1461.8166.3166.6666.6467.62 Heating ra
14、te of 20min-1 Ash(wt.%)11.9415.7516.1817.0017.1417.1418.92 Volatile(wt.%)31.5027.4626.0524.1123.4323.1816.39 Fixed C(wt.%)56.5656.7957.7758.9959.4359.6864.69 Heating rate of 30min-1 Ash(wt.%)12.1212.9013.4614.0015.3915.9616.13 Volatile(wt.%)31.9625.2825.0023.2619.6718.9618.25 Fixed C(wt.%)55.9261.82
15、61.5462.7464.9465.0865.62 表4. 不同加热热速率以及热热解温度下所产产焦炭的工业业分析 Table 4. Proximate analysis of cotton stalk biochars produced at different pyrolysis temperatures and heating rates. 挥发分含量随着 温度的升高而降 低，其他含量则 升高； 低加热速率导致 焦炭有较高固定 碳和较低挥发分 。 4 4、产物特性分析、产物特性分析 4.2 4.2棉杆热解焦炭特性棉杆热解焦炭特性- -工业分析工业分析 热解温度对FTIR曲线影 响不显著 脂
16、肪族和芳香族化 合物占主导地位 图图8.原料以及10/min加热热速率下不同温度热热解的焦炭的FTIR图图 Figure 8.FTIR spectra of raw cotton stalk and its biochars obtained at different pyrolysis temperatures at a heating rate of 10min-1. 4 4、产物特性分析、产物特性分析 4.3 4.3棉杆热解焦炭特性棉杆热解焦炭特性-FTIR-FTIR 4 4、产物特性分析、产物特性分析 4.4 4.4棉杆热解焦炭特性棉杆热解焦炭特性-SEM-SEM a. 热热解温度300，加热热速率10/min b. 热热解温度550，
