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农业废弃物热解特性的研究

作　者: 唐京禧
导　师: 袁巧霞
学　校: 华中农业大学
专　业: 农业生物环境与能源工程
关键词: 农业废弃物热重分析 TG/DTG 热解特性动力学
分类号: X71
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 233次
引　用: 1次
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内容摘要

农业废弃物是我国的宝贵资源,可通过各种方式转化成生物质能源,以减轻对化石能源的依赖,并且有利于保护环境,所以合理利用这部分资源具有重要意义。热解技术在农业废弃物的能源转化利用中得到广泛利用,这需要我们更多的了解各种物料的热解特性,以对农业废弃物进行充分合理的利用。本文选取剩余量较大的12种农林业废弃物作为研究的原料,在氮气氛围内,以升温速率为10℃/min和20℃/min两种情况对它们的热解特性进行研究。首先用纤维素测定仪测定12种废弃物料的粗纤维和木质素含量,试验结果得出花生壳、杉树枝、棉花杆、竹子、樟树枝、油菜杆的木质素含量较高；而对于粗纤维的含量,玉米芯、稻草、玉米秸秆、小麦秸秆较低,其他几种物料的粗纤维含量较高,超过50%。通过对热解试验得到的TG和DTG曲线分析,可以看出农业废弃物料的热解过程分为四个阶段,主要热解阶段的温度范围在200℃-440℃之间,不同的物料有不同的热解特性,竹子、杉树枝、梧桐枝、樟树枝热解速率达到最大时对应的温度较高,秸秆类相对较低,另外梧桐枝、花生藤、樟树枝、油菜杆有明显的肩峰。最后分别用微商法和积分法求解各物料的动力学参数,并对求解结果进行了分析。从分析结果看出不同物料的活化能相差不大,与其粗纤维和木质素含量没有明显关系,不同种生物质废弃物之间有一定的共性,在一定的条件下可以一起转化利用。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第一章绪论  8-19
  1.1 引言  8
  1.2 生物质能源开发的意义  8
  1.3 我国农业废弃物资源利用现状  8-11
    1.3.1 能源化利用  9
    1.3.2 饲料化和肥料化利用  9-10
    1.3.3 材料化利用  10-11
  1.4 农业废弃物资源化存在的问题  11
  1.5 我国生物质能热化学转化利用现状  11-13
    1.5.1 成型技术  11
    1.5.2 气化技术  11-12
    1.5.3 热解液化技术  12
    1.5.4 我国支持鼓励生物质能源的开发利用  12-13
  1.6 国外生物质能转化与利用现状  13-14
  1.7 废弃生物质资源热解转化利用技术介绍  14-15
    1.7.1 压缩成型技术  14
    1.7.2 气化技术  14-15
    1.7.3 液化技术  15
    1.7.4 热解技术  15
  1.8 热重分析基础  15-17
  1.9 农业废弃物热解特性研究现状  17-18
  1.10 本论文的研究目的意义、研究内容  18-19
第二章农业废弃物木质素、粗纤维含量分析  19-24
  2.1 引言  19
  2.2 纤维素、半纤维素、木质素的化学性质  19-20
  2.3 材料与方法  20-22
    2.3.1 试验原料  20
    2.3.2 试验试剂  20
    2.3.3 试验器材  20-21
    2.3.4 粗纤维含量的测定  21
    2.3.5 木质素含量的测定  21-22
  2.4 结果与分析  22-23
  2.5 小结  23-24
第三章农业废弃物热重分析试验研究  24-35
  3.1 引言  24
  3.2 试验设备  24-26
    3.2.1 主要技术指标  25-26
    3.2.2 设备工作原理  26
    3.2.3 试验条件  26
  3.3 试验原料  26
  3.4 试验步骤  26-27
  3.5 试验结果与讨论  27-34
    3.5.1 物料热解反应的整体情况  31-32
    3.5.2 三种主要组分的热解机理  32
    3.5.3 物料热解的热重和微分热重曲线分析  32
    3.5.4 不同物料热解情况的差异  32-33
    3.5.5 关于肩峰和热解温度范围  33
    3.5.6 关于最大热解速率  33-34
    3.5.7 关于升温速率和颗粒粒径  34
  3.6 小结  34-35
第四章热解动力学分析  35-47
  4.1 动力学分析基础  35
  4.2 热解动力学方程  35-38
    4.2.1 基本方程推导  36-37
    4.2.2 由Sharp微商法处理基本方程  37
    4.2.3 由Coats-fern积分法处理基本方程  37-38
  4.3 以稻草为例求解动力学参数  38-39
  4.4 结果与讨论  39-46
  4.5 小结  46-47
第五章结论与建议  47-48
  5.1 主要结论  47
  5.2 建议  47-48
参考文献  48-52
致谢  52

农业废弃物热解特性的研究

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