乙醇燃料熱解產(chǎn)氣與積碳特性實驗研究.pdf

1、當前全球煤、石油和天然氣等傳統(tǒng)燃料大規(guī)模燃燒，不僅使儲存有限的非可再生資源消耗殆盡，同時也帶來了日益嚴重的環(huán)境問題，酸雨、溫室效應(yīng)和霧霾等嚴重影響到人類的健康和社會的發(fā)展。面對日益嚴峻的形勢，人們迫切希望找到能夠替代傳統(tǒng)化石燃料的新型清潔能源，乙醇燃料就是其中最具代表性的一種。因此，研究乙醇燃料熱解產(chǎn)氣與積碳特性具有十分重要的實用意義和應(yīng)用價值。
　　本文選取乙醇燃料作為研究對象，實驗過程中采用控制變量法分別研究溫度、反應(yīng)物濃度和

2、停留時間對乙醇熱解產(chǎn)氣與積碳的影響。采用橫向?qū)Ρ鹊姆椒ㄑ芯坎煌绊懸蛩叵乱掖紵峤夥e碳產(chǎn)量的大小關(guān)系，進行乙醇積碳特性分析。選取不同反應(yīng)時間下熱解產(chǎn)生的積碳，運用SEM技術(shù)觀察其表面形態(tài)特征。在此基礎(chǔ)上利用 CHEMKIN軟件對乙醇燃料的熱解過程進行模擬，分別探究不同溫度和反應(yīng)物濃度下氣體產(chǎn)物含量的變化，并對甲烷、乙烯和乙醇等物質(zhì)進行敏感性分析。在乙醇熱解的過程中分別通入水蒸氣、甲烷和氧氣，探究不同添加劑對乙醇熱解積碳產(chǎn)量的影響，并做敏感

3、性分析，模擬同時生成的其他氣體產(chǎn)物含量變化情況。對乙醇在不同溫度下熱解產(chǎn)生的積碳進行熱重分析，采用Coats-Redfern積分法計算產(chǎn)物的活化能E和指前因子A等動力學(xué)因數(shù)，通過TG和DTG曲線計算生成固體沉積物的著火溫度、燃燒特性指數(shù)和燃盡特性指數(shù)，分析其燃燒活性的強弱，并與傳統(tǒng)的石墨和劣質(zhì)煤進行對比，尋找合理減少與消除熱解固體產(chǎn)物的方法。
　　研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）溫度、反應(yīng)物濃度和停留時間都會對乙醇熱解時氣體和積碳的產(chǎn)量起到十

4、分明顯的影響。不同氣體產(chǎn)物的含量有顯著差別，三種影響因素對積碳形成的作用由強到弱依次為：反應(yīng)時間＞反應(yīng)物濃度＞熱解溫度，反應(yīng)時間對積碳產(chǎn)量的影響最大。反應(yīng)時間越長，積碳表面粒徑也越大。（2）通過數(shù)值研究發(fā)現(xiàn)，隨熱解溫度的升高，較低溫度下生成的乙烷和乙烯逐步脫氫轉(zhuǎn)化為乙炔，當溫度高于1200 ℃時大量乙炔轉(zhuǎn)化為積碳。（3）水蒸氣和氧氣通過改變乙醇熱解時的反應(yīng)路徑、與產(chǎn)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)等方式，有效減少了最終積碳的含量；甲烷作為氣體添加劑進