玉米秸秆成型颗粒热解特性.doc
《玉米秸秆成型颗粒热解特性.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《玉米秸秆成型颗粒热解特性.doc(13页珍藏版)》请在第一文库网上搜索。
1、玉米秸秆成型颗粒热解特性摘要:利用自制固定床反应器,研究300,500,700条件下玉米秸秆成型颗粒的热解产物,对比分析玉米秸秆成型颗粒和粉末的热解气、液、固三相产物特性,阐明成型颗粒热解特性。结果表明:(1)同一温度下,成型颗粒的热解固体产物大于粉末的热解固体产物约10%,液体产物与之相反;随温度升高,热解固体产物呈下降趋势,液体产物呈先升高后降低,气体产物呈增高趋势;(2)玉米秸秆成型颗粒与粉末热解气体主要成分为CO2、CO、H2、CH4,热解过程气体变化规律无明显区别,但同一温度的热解气体组成含量不同;(3)玉米秸秆成型颗粒热解生物油主要成分为酸、咲喃、酮、醛、酚、醇等物质,温度越高,酚
2、类物质含量越大;热解生物油中,500粉末热解产物的酮类接近于500成型颗粒,酚类接近于700成型颗粒的热解产物。目前,生物质综合利用方法多,如气化1、液化2、炭化3、成型4等。关于玉米秸秆成型颗粒的研究,研究者开展了燃料生命周期评价5;微观结构与工艺研究6;热解对比分析7。这些文献缺少温度、加热速率、停留时间等对热解产品性质的影响研究8。此外,在生物质的热解机理研究中,常用TG-FTIR、TG-MS、PY-GC/MS等手段分析生物质热解动力学和产物生成机理9。但成型生物质颗粒研究中,因样品颗粒大,无法研究热解特性。基于此,本文通过自设计的管式炉研究温度对玉米秸秆成型颗粒的热解产物特性。研究结果
3、可为玉米秸秆成型颗粒的综合利用提供理论依据和参考。1实验部分1.1材料与仪器玉米秸秆成型颗粒(com straw pelle,CSP),颗粒直径12.1mm,密度1.3g/cm3。玉米成型颗粒测试分析前储存于空气环境中72h。MAC-3000型工业分析仪器;HD-C6000氧弹仪;VarioEL/micro cube元素分析仪;GC1690气相色谱仪;GC-MS系统(美国Thermo Scientific公司)。1.2实验方法图1为热解装置示意图。热解前取约10g样品放入石英舟,置于冷凝区;以100mL/min氮气吹扫管式加热炉30min,确保管中无氧气,并持续到实验结束。当管式加热炉达设定温
4、度后,将载有样品石英舟推至管式炉中心反应30min,结束后拉回冷凝区。采用2级冷凝装置收集反应液体产物。实验结束后液体、固体产量采用直接称量法,气体产量采用差减法获得。研究温度选择300,500,700分别代表热解过程的低温、中温、高温进行试验分析。为便于分析,玉米秸秆成型颗粒表示为CSP300,500,700条件样品表示为CSP300、CSP500、CSP700;玉米秸秆粉末颗粒表示为CS,300,500,700条件样品表示为CS300、CS500、CS700。液、固产率以公式(1)计算。1.3分析方法1.3.1固体分析 固体产物分析采用元素分析、工业分析、能量产率、质量产率分析。工业分析:
5、MAO3000型工业分析仪器,水分含量以湿基含水率表示。高位热值:HD-C6000氧弹仪;取干燥样约1-0g,测样品高位热值。元素分析:VarioEL/micro cube元素分析仪,0含量采用差减法计算。1.3.2气体分析 气袋中收集热解产生的非冷凝气体,包括H2、CO、CH4、CO2及短链烯烧类气体。本研究针对含量较多的H2、CO、CH4、CO2分析。采用含热导检测器(TCD)和氢火焰离子化检测器(FID)气相色谱(GC1690)分析。因载气含量大,热解气各组分相对含量变化小,研究采用外标法可满足对气体含量的测定要求。1.3.3液体分析 取100mL无水乙醇清洗管路包括热解石英管、液体收集
6、器及中间管路。混合洗涤液,冰箱保存。分析前,取5mL洗涤液与30mL无水乙醇,混匀,加一定量无水硫酸钠脱水。采用irace气相色谱仪和ISQ质谱仪分析。GC-MS工作条件为TG-5MS毛细管柱(30mm),不分流。升温程序:40保持2min,先升温至150(2/min)保持3min,后升温至200(10/min)保持2min。载气流速1.3mL/min。质谱离子源温度280,传输线温度280,EI源,溶剂消除时间4min,质量分析范围40600。对采集所得离子谱图采用标准NIST2005谱图库分析,液体产物组分含量采用峰面积归一法。2结果与讨论2.1温度对热解产物分布的影响影响生物质热解的因素
7、很多,其中影响最显著的为温度8。本文研究热解过程中温度对成型颗粒热解特性的影响。图2为玉米秸秆粉末和成型颗粒热解产品的固、液、气产品分布图。由图2a可知,温度越低,固体产率越大;当温度从300增大到500個体产率降低,从44.21%降低到33.50%;当温度升高到700,产率持续下降到28.91%,但下降幅度减小。CS与CSP对比发现,CSP炭化后固体产率大于CS热解固体产率,约10%,结果表明CSP热解有利于固体产品的生成。原因可能为传热速率不同,样品温度均匀化不一致。当以固体产物为目的热解以成型颗粒为原料好。一方面成型颗粒制备需一定温度(150-200)和压力,接近于生物质烘焙温度,部分样



- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 玉米 秸秆 成型 颗粒 特性
