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相似文献
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1.
玉米秸秆热解动力学分析(简报)   总被引:8,自引:3,他引:5  
该文采用耐驰STA449同步热分析仪,研究了玉米秸秆在升温速率为5、10、15、20、30 K/min,反应终止温度1273K的热分解反应,结果表明玉米秸秆热解过程可分为失水预热解、热解和碳化3个阶段,随着升温速率增加,反应的特征温度和最大失重速率增加,差示扫描(DSC)曲线整体向下倾斜,升温速率过大时,出现失水滞后现象。分别用FWO法、FRL法和Kissinger法对玉米秸秆热解进行了动力学计算,其热解活化能为(161±23)kJ/mol,通过Malek法确定了玉米秸秆热解满足J-M-A方程,反应机理为随机成核随后生长,确定了反应级数n和指前因子对数lgA的范围,并利用Matlab软件对实验数据进行拟合,验证了机理的正确性,并确定了玉米秸秆热解反应的动力学参数。该文结果对工程应用有指导意义。  相似文献   

2.
生物质的热解作为生物质能研究开发的前沿技术已得到较为广泛的重视。本文采用热重分析法(thermo gravimetric analysis,TGA)对蒸汽爆破预处理后玉米秸秆的热失重特性及其动力学进行了研究。试样加热速率分别为10、20、30、40、50℃/min,加热终温为800℃,采用高纯氮气作为保护气体。结果表明:蒸汽爆破预处理后玉米秸秆在同样加热速率条件下,热解过程特性显著改变,最大热分解速率提高34.57%;分别利用Coats-Redfern法和Kissinger法确定了热解动力学参数,并获得热解动力学模型;试样与原玉米秸秆相比活化能(E)降低24.13%~32.56%,指前因子(A)提高8%~10%。  相似文献   

3.
玉米秸秆致密成型燃料燃烧动力学分析   总被引:7,自引:5,他引:2  
为近一步实现秸秆致密成型燃料高效燃烧的合理利用,该文选用玉米秸秆致密成型燃料进行燃烧动力学分析,通过对玉米秸秆在不同粒度(1、0.25 mm)和不同升温速率(10、20、40℃/min)进行热重分析,采用一级反应动力学模型,得出不同实验水平下的热重、热重变化率及差热,利用热重和热重变化率计算出动力学参数——活化能和频率因子, 最后得到玉米秸秆的热解动力学方程。研究表明:玉米秸秆致密成型燃料的燃烧过程大致可以分为燃料吸热失水反应、挥发分析出和燃烧反应及固定碳的燃烧反应3个阶段,升温速率和样品细度的变化对燃料的活化能及最大失重速率有一定影响,玉米秸秆致密成型燃料的活化能在升温速率为20℃/min时最大。该研究为进一步研究生物质成型燃料的实际热解过程分析以及燃烧设备的设计参数选择提供理论依据。  相似文献   

4.
稻壳热解模型建立与应用   总被引:2,自引:2,他引:0  
生物质连续热解工艺是适合工业化生产的高效、合理的处理方式,该文基于稻壳在升温速率为20~40?℃/min,反应终温为800℃的热分析试验数据,建立了稻壳热解过程的分段反应模型并获得了反应动力学参数,其中失水预热解阶段满足N阶反应,主热解阶段满足J-M-A方程。对所建模型在建模升温速率范围内、外进行了检验,发现模型计算结果与试验数据相近,模型计算误差不大于2.35%,说明模型具有较广泛的适用性,为热解反应器的设计提供了理论依据。根据稻壳常规热解下失水预热解和主热解反应过程的模型计算结果,设计了变螺距生物质连续热解反应器,并以稻壳粉末为原料进行了参数试验,结果表明,该反应装置能实现连续、稳定热解,但由于实际升温不是理论上的线性升温过程,导致连续热解试验结果与模型计算结果和热重试验结果间存在一定差异。  相似文献   

5.
玉米秸秆与市政污泥混合热解特性及动力学分析   总被引:3,自引:3,他引:0       下载免费PDF全文
为探究玉米秸秆与市政污泥的混合热解特性,基于热重分析法,在不同升温速率(10、20和30℃/min)下对玉米秸秆、市政污泥及混样进行热重试验,同时采用Coats-Redfern积分法进行了动力学分析。结果表明:玉米秸秆与市政污泥相比热解特性差异大,残余率相差18.57%,综合热解指数相差35.73×10-5,活化能E相差35.31~46.88 kJ/mol。随市政污泥的从10%到90%,热解起始温度由277.7℃下降至256.1℃,残余率由33.69%增加至45.83%,最大失质量速率由7.88%/min下降至3.11%/min,综合热解指数由8.5×10-5下降至1.7×10-5。表明市政污泥虽改善了混样的热解起始温度,但同时也使残余率增加,失质量速率变缓,综合热解指数降低。混样综合热解指数显示二者共热解整体存在抑制作用。动力学参数显示,升温速率升高使活化能增加,玉米秸秆单独热解过程所需活化能E大于市政污泥,市政污泥的质量分数从10%提高到90%,热解活化能由66.01~46.16 kJ/mol降低至44.47~17.04 kJ/mol。该研究可为玉米秸秆和市政污泥的利用提供基础支撑。  相似文献   

6.
东北地区主要的农业废弃物玉米秸秆焚烧严重,造成环境污染,其合理消纳是亟需解决的问题。基于此,该文利用微型流化床与过程质谱联用仪研究在床温分别为550、600、650、700及750 ℃添加Na2CO3和NaCl的玉米秸秆热解气相产物(CO、CO2、CH4、H2)的析出特性,并采用等温模型拟合法计算了单组分气体产物生成反应的动力学参数。结果表明:随着温度的升高,4种热解气体产物的释放强度均有所增大,其中CO的变化程度最大。同时,添加钠盐后,各种气体释放起始时间差逐渐减小,说明钠盐促进了热解反应的进行。其中,添加Na2CO3后热解产生的CO、CO2和CH4的速率明显变快,表明其对含炭气相组分的生成具有明显促进作用。而添加NaCl后H2的生成速率明显加快,说明NaCl对H2生成具有选择性催化作用。此外,秸秆热解中不同气相产物生成反应活化能的计算结果也证实了上述结论。该文通过热解制备可燃气的方式以期为玉米秸秆的处理提供参考。  相似文献   

7.
沙柳生物质燃料颗粒致密成型粘结机理研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
东北地区主要的农业废弃物玉米秸秆焚烧严重,造成环境污染,其合理消纳是亟需解决的问题。基于此,该文利用微型流化床与过程质谱联用仪研究在床温分别为550、600、650、700及750 ℃添加Na2CO3和NaCl的玉米秸秆热解气相产物(CO、CO2、CH4、H2)的析出特性,并采用等温模型拟合法计算了单组分气体产物生成反应的动力学参数。结果表明:随着温度的升高,4种热解气体产物的释放强度均有所增大,其中CO的变化程度最大。同时,添加钠盐后,各种气体释放起始时间差逐渐减小,说明钠盐促进了热解反应的进行。其中,添加Na2CO3后热解产生的CO、CO2和CH4的速率明显变快,表明其对含炭气相组分的生成具有明显促进作用。而添加NaCl后H2的生成速率明显加快,说明NaCl对H2生成具有选择性催化作用。此外,秸秆热解中不同气相产物生成反应活化能的计算结果也证实了上述结论。该文通过热解制备可燃气的方式以期为玉米秸秆的处理提供参考。  相似文献   

8.
应用同步热分析仪确定小麦秸秆热解需热量   总被引:6,自引:1,他引:5  
为了解决生物质热解过程需热量的定量问题,该文应用热重—差示扫描(TG/DSC)同步热分析仪对小麦秸秆进行了热解实验研究。将约5 mg的小麦秸秆粉样品装入带盖的铂铑坩锅中,放在热解炉中的DSC-cp高精度样品支架上,在流量为25 mL/min的高纯氮气吹扫下,以10 K/min的升温速率从常温升至973 K,记录生物质的热重(TG)曲线和差示扫描(DSC)曲线。通过对实验所得微分热重(DTG)曲线和DSC曲线对比分析,对小麦秸秆热解过程进行了详细的探讨。在DSC曲线上扣除水分的影响后对其积分得出热解过程需热量的规律。结果表明,要使1 kg干小麦秸秆完成从常温303 K到673 K,773 K,873 K的升温和热解,所需的总热量分别为523 kJ,558 kJ,592 kJ。  相似文献   

9.
向日葵籽壳热解反应动力学的研究   总被引:5,自引:3,他引:2  
采用热重分析法(TG)在不同升温速率下(5、10、20、30℃/min)对粒径为0.154~0.280 mm向日葵籽壳热解的热失重行为进行了研究。结果表明,向日葵籽壳热解分为四个阶段,随着升温速率的提高,各个阶段的起始和终止温度向高温侧稍微移动,并且主反应区间也略有增加。Ozawa法和Starink法计算得出的向日葵籽壳在热解过程中不同失重率下的活化能(E)都集中在140~178 kJ/mol范围内。用积分法Coats-Redfern方程、微分法Achar方程以及热分析动力学三因子求算的比较法得出该反应过程的机理函数表达式。经过对41种常用机理函数一一代入得出Jander方程能较好地描述向日葵籽壳热解反应过程,机理为三维扩散,球形对称,反应级数n=2。该研究可为生物质热解装置的工艺参数优化提供参考。  相似文献   

10.
坚果壳类生物质慢速热解动力学分析   总被引:9,自引:4,他引:5       下载免费PDF全文
为研究坚果壳生物质的慢速热解动力学过程,对两类坚果壳类生物质(花生壳和葵花瓜子壳)进行了低升温速率下惰性气氛的热重分析实验。采用竞争型热解反应动力学模型描述它们的热解过程。在原有动力学机理函数的基础上,提出了一种新的经验动力学机理函数。利用现代优化技术——模式搜索法,对实验数据进行了动力学分析,结果表明:新动力学机理函数能有效描述坚果壳类生物质的慢速热解动力学过程。  相似文献   

11.
棉秆不同组分热解特性及动力学   总被引:3,自引:0,他引:3  
该文采用耐驰STA449C热重分析仪,氮气气氛下,终止温度为600℃,升温速率为5、10、20、30℃/min,对棉秆、棉皮、木质、棉芯的热解特性进行了研究。TG-DTG曲线反映了4种物质具有相似的热解规律,热解过程分为4个阶段:失水,预热,主热解、炭化。棉皮在棉秆结构成分中灰分含量最高,造成其热解残留物较多。木质、棉芯成分中挥发分较多,其最大失重速率较大。通过积分法Stava和微分法Achar两种方法求解了机理函数,研究表明在转化率α=10%~80%过程中,4种物质的活化能较稳定,棉皮活化能值较高。4种物质最可能机理属于随机成核和随后生长机理,但反应级数存在差异。该研究对棉秆再利用及生物质热解装置的正确设计以及工艺参数优化具有重要的指导意义。  相似文献   

12.
为研究Mg2+对水稻秸秆热裂解特性及动力学的影响,分别将MgO、MgCl2、KCl、NaCl、MgCl2-KCl、MgCl2-NaCl、KCl-MgCl2-NaCl与水稻秸秆按0.3∶1的质量比进行干混,并分别在10、30和50℃/min的升温速率下进行了非等温热裂解试验。试验结果表明:NaCl和KCl作用下的水稻秸秆热裂解只存在一个质量损失峰,Mg2+盐作用下水稻秸秆热裂解均出现肩状峰;水稻秸秆在MgCl2作用下的热裂解残留量最低,为11%;二元和三元盐降低了挥发分的初始析出温度,对裂解促进作用明显;Mg2+盐作用下水稻秸秆热裂解特性综合指数均大于纯水稻秸秆的综合指数,混合盐增大效应更显著;模拟所得模型的第一步反应多属于符合Jander方程的三维扩散反应,第二步反应为n阶反应;3种熔盐体系对水稻秸秆热裂解的作用大小依次为:三元盐>二元盐>一元盐;两步反应模型能较好地描述熔盐作用下的水稻秸秆热裂解反应。该研究为熔盐热裂解生物质制生物油的研究提供了参考。  相似文献   

13.
稻草热裂解动力学研究   总被引:16,自引:0,他引:16  
生物质热裂解液化是未来最有前途的可再生能源形式之一。为优化工艺参数和改进设备,对稻草在N2气中以低加热速率(10、15、20、30℃/min)用热重分析仪(TGA)进行动力学研究,建立起的一级平行反应模型给出了快速热解区的最佳拟合,并对热解过程中测得的质量损失、温度、和动力学数据进行了报导  相似文献   

14.
针对经典Arrhenius方程中温度积分项不可积的问题,通过设定热解过程中生物质转化率同时为时间(和温度r的函数,使温度积分项可积分,有效避免积分法动力学分析中因简化而导致的计算误差。基于此热动力学方程(Ⅱ类热动力学方程)采用等转化率线性积分法求解反应活化能E,并结合模型拟合法选取最优反应机理函数,将选取的机理函数重新代入Ⅱ类热动力学方程积分式解得指前因子A的值。基于等转化率线性积分法分别采用Ⅰ类及Ⅱ类热动力学方程对玉米芯等5种生物质热解过程进行动力学分析,结果显示2类热动力学方程求得生物质活化能E的决定系数均高于0.95。Ⅱ类动力学方程求解的动力学参数计算的动力学分析值与试验值的吻合度高于Ⅰ类动力学方程。根据热解反应的活化能E与lnA具有高度线性拟合性,且转化率0.05~0.85间活化能波动不大这一特点,采用最大热解速率处转化率对应的热解动力学参数简化热解过程的动力学参数,可减小数值模拟的计算成本,为工程上热解反应的数值模拟提供一定的基础。  相似文献   

15.
玉米芯和桉木的低温热解特性   总被引:4,自引:3,他引:1       下载免费PDF全文
为实现生物质资源的分级综合利用,该文采用热重分析仪和裂解气质联用仪进行了对玉米芯和桉木低温热解特性的研究。试验结果表明不同生物质原料低温快速热解产物有明显差异,玉米芯的低温快速热解产物主要有乙酸、2,3-二氢-苯并呋喃和2-甲氧基-4-乙烯基苯酚,而桉木的产物主要是乙酸、糠醛和5,6-二氢-4-羟基-吡喃-2-酮。生物质低温快速热解产物种类较少,分布较为集中,玉米芯和桉木的酸类、呋喃类,桉木的吡喃类热解产物相对含量随温度上升而降低。生物质低温热解能有效分解其半纤维素,这为降低中温热解油的酸性和水分提供了理论指导。  相似文献   

16.
Desorption of heavy metals is an important factor in determining heavy-metal availability in soils. The objective of this research was to determine the applicability of kinetic equations to describe the kinetics of copper (Cu) and cadmium (Cd) desorption at two agricultural soils of Kerman Province in Iran. For Cd and Cu desorption studies, 5 g of the air-dried <2-mm soil fraction was extracted with 25 ml of 0.01 M ethylenediamenetetraacetic acid (EDTA) at pH 7.0 with a shaker for periods of 5 to 2880 min. The desorption patterns of Cu and Cd were generally characterized by an initial fast reaction, followed by a slower continuing reaction. Desorption of Cu and Cd from the two soils was equally well described by the two-constant rate and simple Elovich equations. The results of this study can be used to make better prediction about the mobility and bioavailability of the Cu and Cd in soil.  相似文献   

17.
Corn field experiments with two treatments, NP and NPK, where N in the form of urea, P in the form of calcium phosphate, and K in the form of KCl were applied at rates of 187.5, 33.3, and 125 kg ha^-1, respectively, on soils derived from Quaternary red clay were conducted in the hilly red soil region of Zhejiang Province, China. Plant grains and stalks were collected for determination of K content. Seven equations were used to describe the kinetics of K release from surface soil samples taken before the corn experiments under electric field strengths of 44.4 and 88.8 V cm^-1 by means of electro-ultrafiltration (EUF) and to determine if their parameters had a practical application. The second-order and Elovich equations excellently described K release; the first-order, power function, and parabolic diffusion equations also described K release well; but the zero-order and exponential equations were not so good at reflecting K release. Five reference standards from the field experiments, including relative grain yield (yield of the NP treatment/yield of the NPK treatment), relative dry matter yield (dry matter of the NP treatment/dry matter of the NPK treatment), quantity of K uptake in the NP treatment (no K application), soil exchangeable K, and soil HNO3-soluble K, were used to test the effectiveness of equation parameters obtained from the slope or intercept of these equations. Correlations of the ymax (the maximum desorbable quantity of K) in the second-order equation and the constant b in the first-order and Elovich equations to all five reference standards were highly significant (P ≤ 0.01). The constant a in the power function equation was highly significant (P 〈 0.01) for four of the five reference standards with the fifth being significant (P ≤ 0.05). The constant b in the parabolic equation was also significantly correlated (P ≤ 0.05) to the relative grain yield and soil HNO3-soluble K. These suggested that all of these parameters could be used to estimate the soil K supplying capacity and the crop response to K fertilizer.  相似文献   

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