生物質三組分熱解試驗研究.pdf

1、生物質的熱解行為可以認為是構成其三種主要組分（木質素、纖維素和半纖維素）的綜合體現，對三組分分別進行熱解試驗研究可從源頭了解生物質原料的熱解特性，進而提升生物質熱解產物的品質。本文利用管式爐熱解裝置對生物質三組分進行了熱解制備焦炭、生物油和熱解氣的試驗研究，考察了熱解溫度對三組分各態(tài)產物產率及其品質的影響，并對三組分熱解產物分布及性質進行了對比分析。具體內容如下:
　　(1)對生物質三組分原料進行基礎分析，并控制不同的熱解溫度(3

2、00℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃和700℃)對生物質三組分進行熱解試驗。
　　(2)考察了不同熱解溫度下三組分熱解焦炭的產率及其性質的變化趨勢，結果表明:隨著熱解溫度的升高，木質素、纖維素和半纖維素熱解焦炭的產率分別從72.94％、69.09％和58.26％降至39.79％、12.27％和21.34％;三組分焦炭的揮發(fā)分含量均不斷下降，固定碳含量均不斷升高，三組分500℃熱解焦炭的燃燒性能均最佳;木質素60

3、0℃熱解焦炭的孔隙結構最發(fā)達、比表面積和碘吸附值最大，纖維素和半纖維素500℃熱解焦炭的孔隙結構均最發(fā)達、比表面積和碘吸附值均最大。
　　(3)考察了不同熱解溫度下三組分生物油的產率及其成分的變化趨勢，結果表明:隨著熱解溫度的升高，三組分生物油的產率均先升高后下降，木質素、纖維素和半纖維素熱解生物油的產率分別在600℃、500℃和450℃達到各自的最大值(39.73％、64.70％和41.44％);木質素生物油以酚類物質為主，其含

4、量在600℃時達到最大且種類最多;纖維素生物油主要成分為糖類、呋喃類和酮類化合物，隨著熱解溫度的升高，糖類及其衍生化合物的含量不斷降低，酮類化合物的含量顯著升高，呋喃類化合物的含量變化不大;半纖維素生物油主要成分為酸類和酮類化合物，隨著熱解溫度的升高，酸類化合物的含量先降低后基本穩(wěn)定，酮類化合物的含量顯著升高。
　　(4)考察了不同熱解溫度下三組分熱解氣的產率及其成分的變化趨勢，結果表明:隨著熱解溫度的升高，木質素、纖維素和半纖維

5、素熱解氣的產率分別從8.93％、5.37％和13.12％升高至28.09％、39.96％和46.04％;木質素熱解氣的主要成分為CO2、 CO和CH4，隨著熱解溫度的升高，熱解氣中CO2的含量迅速減少，CO含量先下降后升高，CH4含量明顯升高，木質素在450℃以上熱解氣的主導成分為CH4;纖維素熱解氣的主要成分為CO2和CO，隨著熱解溫度的升高，熱解氣中CO2的含量迅速減少，CO含量先升高后降低，纖維素在450℃以上熱解氣的主導成分為C

6、O;半纖維素熱解氣的主要成分為CO2和CO，隨著熱解溫度的升高，熱解氣中CO2的含量迅速減少，CO的含量先升高后降低。
　　(5)對不同熱解溫度下三組分熱解產物分布及其性質進行對比分析，結果表明:在三組分中，木質素、纖維素和半纖維素分別對焦炭、生物油和熱解氣的生成貢獻最大;木質素焦炭最適宜作為低灰的燃料炭，纖維素焦炭最適宜作為點火燃料炭，且其焦炭的吸附性能最強;半纖維素對CO2的生成貢獻最大，木質素對CO的生成貢獻最小，但對CH4