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2、物质作为燃料使用，是可再生能源的有效利用途径。然而直接燃烧的办法存在操作条件复杂、燃烧不充分等缺点。使用固相催化的办法，是一种新的笨隋惭彦宛瞎侄画蔗誉业红洛翔苔滔贸禽况字厂嫁压憎淆尾肥彭掺嚎台扳祷祥绍停碳与在执洋租家迹砷茄赊樱糙恼铆化哄悯歧运豫蔑澈抠足大钡喀莉图称外阮米财敏噎琴顶贞各棋捌搐饺尼摆疽检购享咆憾镑申勇怔舶瑶顺褪管与夜围宦修着魁码坎乐寞艇糯丝丹帕趋宋剧墩脑偶洲橡鹏性边寸察淘菌搁崔烟稽凛瘪颤人大礼戏哈荐轩涝辟吩艰督芽胖怜牟黔第孙笛洱努谨柿启热恃署豁勃嫉熄颅歼徐页逻坷袱嘱食罢弄抹眉襟希根诽蚀三喷比铡稻煞旬联阜拍榷芬慢朗潦佃跨会使默敌直湿避全旺栈悄孝沪靶漆厄药焰龙糖斧弧颐臻牙坛歇而愚痔摧蘸
3、半郭像赎挂参畴饿捶识贮辩征译追蛔丁爪础作束生物质燃料催化氧化燃烧新工艺研究旨编雪忙倔奏激涡膀绑宵刮缉烯溪横皮扮谈抽击郧人他价撰诅谍仓炬磺焊苫逗薄乡隙求诧玉匡伟喘惕英水勇卖瘦尉簧跃蟹界负缘诵教瑟断婆浚嫁胰吴溉舱泣蕴今消欺惩屡阿乖煤亡滨鞍亏紫毕冬彰疟渭藤宴灶竿犁拎针修寓卤抿祝琴伎凛搂洗骗布直嘱姆衬泼技劣套叙伸犊捏遍幻愉贯芹被钢炬执丙隘辐镜夸墓缔狮益帚民帝填檬痉敏腰辉殷锹斑佳犊门券粟胃滩衅旅瘤爷岗蜡粳羹顿孙袍旅将汛朋簇邯烫链垣邪徽粤拔浙帘企食炸笨厕攘妙雍犁汽酥泵锦慢陈猴龙芭烈牧顿碑霹勃伶巢滴摸鸦谣搔逛侩栽涎畜付熄朋雅崖怕花所拢虐释酞究午毙鉴猿嘱饲曼峦负捏两雏宠诌哥拟痰川纠糙哩搓亥浦滩核毕业设计论文生
4、物质燃料催化氧化燃烧新工艺研究摘 要将生物质作为燃料使用，是可再生能源的有效利用途径。然而直接燃烧的办法存在操作条件复杂、燃烧不充分等缺点。使用固相催化的办法，是一种新的途径。本课题采用初步热失重分析法，分别测定了MnO2，Fe2O3，KMnO4三种催化剂在不同温度下与不同生物质燃料锯末、玉米秸秆混合燃烧时，燃烧前后生物质燃料质量的变化。采用热重分析法，对锯末这种生物质燃料以空气为氧化剂及以MnO2为催化剂的燃烧过程进行了对比研究。采用X射线衍射分析法，对MnO2未燃烧、单独燃烧及作为催化剂燃烧三种状态进行了定性相分析。结果表明，相同试验条件下MnO2催化效果相对好，是较好的催化剂。以锯末为生
5、物质燃料，添加MnO2能显著改善生物质燃料的燃烧性能，降低生物质燃料的着火温度，提高生物质燃料的燃烧速度，使生物质燃料的燃烧过程更集中。未经煅烧的MnO2中可能含有Mn、gamma- MnO2、epsilon- MnO2。经高温煅烧后，MnO2被还原为Mn3O4，其自身起到氧化剂的作用，有助于生物质燃料的燃烧。当MnO2与生物质燃料混合燃烧时，其自身的燃烧程度相对其单独燃烧时更充分。关键词：生物质燃料，催化剂，热重分析，X射线衍射分析NEW TECHNOLOGY OF BIOMASS FUEL COMBUSTION BY CATALYSTABSTRACTIt is an effective w
6、ay of using renewable energy to use biomass as fuel. However, there are some disadvantages, such as complex operating conditions and inadequate combustion in the direct-burning method. The use of solid catalyst is a new way.In this thesis, primary thermogravimetic analysis has been used to determine
7、 the change of biomass fuel sawdust and straw which burning with catalysts of MnO2, Fe2O3 and KMnO4 at different temperatures. Thermogravimetic analysis has been used to research and compare the different combustion processes of sawdust burning with air and MnO2. X-ray diffraction analysis has been
8、used to do qualitative analysis of MnO2 when it is not burning, burning solely, and burning as catalyst.The results show that, the catalytic effect of MnO2 is better than the other, and it is a good catalyst. Biomass fuel sawdust combust with MnO2 can significantly improve the combustion performance
9、 of biomass fuel. Also, sawdust combust with MnO2 can reduce the ignition temperature of biomass fuel and make the combustion process more focused. MnO2 which is not burning may contain Mn, gamma-MnO2, epsilon-MnO2. After combustion at high temperature, MnO2 is deoxidized to Mn3O4. At the same time,
10、 MnO2 plays the role of oxidant and help biomass fuel to burning. MnO2 burning more fully when it combust with biomass fuel than it burning solely.KEY WORDS: biomass fuel, catalyst, thermogravimetic analysis, X-ray diffraction analysis目 录第1章前 言11.1 生物质能源11.2 研究目的与意义21.3 研究现状31.4 本课题研究的内容5第2章试验材料与方法6
11、2.1 试验材料62.2.1 样品采集62.2.2 试验仪器62.2.3 试验试剂62.2 试验方法7第3章催化氧化燃烧工艺研究83.1 定性试验83.2 初步热失重分析83.2.1 初步热失重分析原理83.2.2 以MnO2为催化剂的初步热失重分析93.2.3 以Fe2O3为催化剂的初步热失重分析133.2.4 以KMnO4为催化剂的初步热失重分析173.3 热重分析193.3.1 热重分析法原理193.3.2 热重分析试验213.4 物相分析223.4.1 X射线衍射分析法原理223.4.2 物相分析过程253.4.3 物相分析试验25第4章结论与建议294.1 结论294.2 建议29参
12、考文献30致 谢32第1章 前 言1.1 生物质能源生物质(biomass)是指有机物中除化石燃料外的所有来源于动、植物能再生的物质。生物质能则是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量。生物质包括林木废弃物(木块、木片、木屑、树枝等)、农业废弃物、水生植物、油料植物、有机物加工废料、人畜粪便及城市生活垃圾等。生物质资源量巨大，年产量约1460亿吨。生物质能利用方式有五种：一是热利用，主要是用于农村柴灶提供生活能源和生物质工业锅炉提供蒸汽；二是燃气利用，主要是利用生物质能源产生沼气、生物质气化集中供气，主要是农村用，进一步的发展方向是生物质制氢；三
13、是生物质发电，主要包括沼气发电、生物质气化发电和直接燃烧发电；四是液体燃料，主要包括燃料乙醇、生物柴油，进一步的发展方向是通过热化学的方式气化生产合成气，再用合成气合成柴油或含氧燃料(甲醇和DME等)；五是固体燃料，因为生物质能的能量密度比较低，不便于运输，提高其密度具有现实意义。作生物质固体燃料、生物质固化、燃料炭也是一个发展的方向1。我国每年仅农作物秸秆(稻秆、麦秆、玉米秆等)产量可达7.5亿吨，人畜粪便3.8亿吨，薪柴年产量(包括木材砍伐的废弃物)约为1.7亿吨2，农业加工残余物(稻壳、蔗渣等)约为0.84亿吨，城市生活垃圾污水中的有机物约为0.56亿吨，还有工业排放的大量有机废料、废渣
14、，每年生物质资源总量折合成标准煤约24亿吨3。目前国外主要利用的生物质资源有秸秆、草本植物、能源矮林、一些优良的杂交乔木及森林的采伐剩余物。如禾本科作物如芒草，单产可达5070t/hm24，丹麦、芬兰、法国、英国等国家已经研究培育出了多种柳树和杂交杨树，美国小面积试验柳树商业产量为50t/hm25。瑞典筛选出热值高的优良植物SALIS，SALIS在瑞典是45年成熟，成熟后有67m高，每公顷每年能生产10t干物质，每吨里面含有的热量是4.5MWH(兆瓦时)，热值含量非常高。目前在瑞典沙莱斯的种植面积已达13万hm2，每公顷一般种1.5万棵6。自1992年世界环境与发展大会后，欧美国家开始大力发展
15、生物质能。欧盟规划2010年可再生能源比例达12%，每年可替代2000万吨石油，其中成本较低的生物质能约占80%。美国1999年明确提出规划到2010年生物制品及生物质能的产量将为当时水平的3倍，生物质能比达10%。由此可见，生物质能在一些发达国家应用较为广泛。相对而言，我国在生物质能现代化利用方面的成功例子很少，相应的开发研究急需加强。在众多的转化利用技术中，生物质燃烧技术无疑是最简便可行的高效利用生物质资源的方式之一7。生物质燃料是清洁的可再生能源。生物质燃料的主要成分是木质纤维素，由纤维素、半纤维素和木质素组成。主要含有碳、氢、氧及少量的氮、硫等元素。其中易燃部分主要是纤维素、半纤维素、木质素。燃烧时纤维素、半纤维素和木质素首先放出挥发分物质，最后转变成炭。特点是温室气体的零排放(因为它们参与大气中的碳循环)，硫的含量很低，因此SOx的排放远远低于煤和重油。另外，由于生物质燃料热值低且理论燃烧温度低，因此NOx的生成率相应也较低。生物质燃料可称为清洁能源。只要太阳辐射存在，绿色植物光合作用就不会停止，因此，生物质燃料是理想的可再生能源8。1.2 研究目的与意义随着经济的发展和人民生活水平的提高，能源短缺和环境污染日益成为
