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时间:2019-12-08 21:00:54 作者:dafa888黄金版网址 浏览量:94118

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  1研究方法

  本试验在热重分析仪(TA Instrument,TGAQ5OO,America)上进行,为了保持反应室内为惰性气氛,通入100mL/min氮气,然后由室温升到105℃,保持10min,目的是去除样品中水分;以50℃升温速率升到目标温度并保持60min。为了更好地表征不同反应温度下生物质轻度热解特性,设定三个目标温度(225℃,250℃,275℃),可分别程度轻度、中度、重度反应温度。

  摘要:本文对比研究了典型木质纤维生物质和非木质纤维素类生物质的轻度热解特性,并基于多步反应动力学原理,建立了生物质轻度热解的两步反应动力学模型。结果表明:在同样的停留时间下,木质纤维类生物质的失重明显大于非木质纤维类生物质的;两步反应模型能够很好地预测两类生物质的轻度热解过程,并能预测得到平衡失重百分比。

  2.2.2模型的预测能力

,见下图

生物质和污泥轻度热解的两步反应动力模型,见下图

,如下图

  对轻度热解动力学特性进行分析是探究其内在机制的一个重要方面。Brachi等分别应用(Ozawa Flynn Wal1)法和nonlinear Vyazovkin incremental approach法对非定温橄榄果渣轻度热解特性进行动力学分析。Shang等分别基于热重分析仪和自行搭建的半工业规模反应器中进行木片的轻度热解特性实验,用两步反应模型来预测轻度热解的质量产率和热值。Klinger等在自行搭建实验台上进行杨木轻度特性试验并进行动力学分析,建立了半经验的动力学模型,该模型包括三个连续反应,即半纤维素分解产生气体、水、有机酸和固体产物过程和固体产物进一步降解过程以及生成最终产物过程。不难发现,非木质纤维类生物质(城市生活污泥)的多步反应动力学模型还没有相关报道。

如下图

,如下图

,见图

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  对轻度热解动力学特性进行分析是探究其内在机制的一个重要方面。Brachi等分别应用(Ozawa Flynn Wal1)法和nonlinear Vyazovkin incremental approach法对非定温橄榄果渣轻度热解特性进行动力学分析。Shang等分别基于热重分析仪和自行搭建的半工业规模反应器中进行木片的轻度热解特性实验,用两步反应模型来预测轻度热解的质量产率和热值。Klinger等在自行搭建实验台上进行杨木轻度特性试验并进行动力学分析,建立了半经验的动力学模型,该模型包括三个连续反应,即半纤维素分解产生气体、水、有机酸和固体产物过程和固体产物进一步降解过程以及生成最终产物过程。不难发现,非木质纤维类生物质(城市生活污泥)的多步反应动力学模型还没有相关报道。

  轻度热解,也称作烘焙技术,作为一种有前景的生物质预处理技术,能够较大程度地改进生物质的品质。生物质轻度热解过程是在惰性或低氧气氛和一定温度(200~300℃)下进行的,生物质中的水分、易挥发性可溶物逸出,且热稳定性较差的物质(半纤维素、纤维素和木质素)中一些含氧官能团被分解,使得处理后生物质具有较好的燃料特性相关学者,也将轻度热解技术应用到非木质纤维类生物质的预处理,经过处理后的污泥也表现出更优的燃料特性。

  摘要:本文对比研究了典型木质纤维生物质和非木质纤维素类生物质的轻度热解特性,并基于多步反应动力学原理,建立了生物质轻度热解的两步反应动力学模型。结果表明:在同样的停留时间下,木质纤维类生物质的失重明显大于非木质纤维类生物质的;两步反应模型能够很好地预测两类生物质的轻度热解过程,并能预测得到平衡失重百分比。

  摘要:本文对比研究了典型木质纤维生物质和非木质纤维素类生物质的轻度热解特性,并基于多步反应动力学原理,建立了生物质轻度热解的两步反应动力学模型。结果表明:在同样的停留时间下,木质纤维类生物质的失重明显大于非木质纤维类生物质的;两步反应模型能够很好地预测两类生物质的轻度热解过程,并能预测得到平衡失重百分比。

  2.2.2模型的预测能力

  图1为棉花秸秆、按树皮和污泥的轻度热解质量和温度演变情况。

(1.北京交大学机械与电子控制工程学院,北京 100044;2.微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室,北京 100044)

  轻度热解,也称作烘焙技术,作为一种有前景的生物质预处理技术,能够较大程度地改进生物质的品质。生物质轻度热解过程是在惰性或低氧气氛和一定温度(200~300℃)下进行的,生物质中的水分、易挥发性可溶物逸出,且热稳定性较差的物质(半纤维素、纤维素和木质素)中一些含氧官能团被分解,使得处理后生物质具有较好的燃料特性相关学者,也将轻度热解技术应用到非木质纤维类生物质的预处理,经过处理后的污泥也表现出更优的燃料特性。

  0引言

黄友旺1,2,陈梅倩1,2,付毕安1,2

  图1为棉花秸秆、按树皮和污泥的轻度热解质量和温度演变情况。

  图1为棉花秸秆、按树皮和污泥的轻度热解质量和温度演变情况。

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  图1为棉花秸秆、按树皮和污泥的轻度热解质量和温度演变情况。

  图2为多步反应动力学模型对按树皮、棉花秸秆和污泥的轻度热解过程的预测能力以及各温度下的平衡质量。由图2可以看出,对于三种生物质,通过遗传算法确定多步反应动力学模型,能够高精度地预测按树皮、棉花秸秆和污泥的轻度热解过程,这也说明该模型能够作为反应设计和运行的可选择工具。以此同时,基于效率和成本的考虑,在生物质实际轻度热解处理中反应时间不会特别长,也就意味着,一般情况下,样品并没有到该反应温度下的平衡态,但平衡质量也是一个重要的指标,其能反映特定温度下的最大失重情况。从式(7)中不难看出,从数学角度,当反应时间t趋于无穷大时,M趋近于C5,即M=C5是此模型函数的渐近线;在物理角度,C5表征反应在特定温度下的平衡失重率。由多步反应模型预测得到各温度的最大失重均表现图2中。在高反应温度下,三种生物质在60min的反应时间时,均没有达到平衡,需要更长的反应时间。

  图2为多步反应动力学模型对按树皮、棉花秸秆和污泥的轻度热解过程的预测能力以及各温度下的平衡质量。由图2可以看出,对于三种生物质,通过遗传算法确定多步反应动力学模型,能够高精度地预测按树皮、棉花秸秆和污泥的轻度热解过程,这也说明该模型能够作为反应设计和运行的可选择工具。以此同时,基于效率和成本的考虑,在生物质实际轻度热解处理中反应时间不会特别长,也就意味着,一般情况下,样品并没有到该反应温度下的平衡态,但平衡质量也是一个重要的指标,其能反映特定温度下的最大失重情况。从式(7)中不难看出,从数学角度,当反应时间t趋于无穷大时,M趋近于C5,即M=C5是此模型函数的渐近线;在物理角度,C5表征反应在特定温度下的平衡失重率。由多步反应模型预测得到各温度的最大失重均表现图2中。在高反应温度下,三种生物质在60min的反应时间时,均没有达到平衡,需要更长的反应时间。

  3结论

  摘要:本文对比研究了典型木质纤维生物质和非木质纤维素类生物质的轻度热解特性,并基于多步反应动力学原理,建立了生物质轻度热解的两步反应动力学模型。结果表明:在同样的停留时间下,木质纤维类生物质的失重明显大于非木质纤维类生物质的;两步反应模型能够很好地预测两类生物质的轻度热解过程,并能预测得到平衡失重百分比。

  摘要:本文对比研究了典型木质纤维生物质和非木质纤维素类生物质的轻度热解特性,并基于多步反应动力学原理,建立了生物质轻度热解的两步反应动力学模型。结果表明:在同样的停留时间下,木质纤维类生物质的失重明显大于非木质纤维类生物质的;两步反应模型能够很好地预测两类生物质的轻度热解过程,并能预测得到平衡失重百分比。

1.

  本试验在热重分析仪(TA Instrument,TGAQ5OO,America)上进行,为了保持反应室内为惰性气氛,通入100mL/min氮气,然后由室温升到105℃,保持10min,目的是去除样品中水分;以50℃升温速率升到目标温度并保持60min。为了更好地表征不同反应温度下生物质轻度热解特性,设定三个目标温度(225℃,250℃,275℃),可分别程度轻度、中度、重度反应温度。

  3结论

  1研究方法

  本试验样品为按树皮、棉花秸秆和城市生活污泥。样品在干燥箱中(105℃)干燥24h。用电磁式粉碎机粉碎样品,且用标准分筛(80目)。

  多步反应动力学是指在样品反应过程中存在两个或两个以上串联的中间反应,即样品先转化为中间态产物,再由中间态产物转为最终产物,每步反应均有两个竞争的子反应组成,对于生物质轻度热解过程,原料x经过多步反应过程,生成气体产物V和固体产物Xn。假设每一部分反应的反应速率均满足Arrhenius方程:

2.

3.

  2.1轻度热解特征

4.

  1研究方法

  多步反应动力学是指在样品反应过程中存在两个或两个以上串联的中间反应,即样品先转化为中间态产物,再由中间态产物转为最终产物,每步反应均有两个竞争的子反应组成,对于生物质轻度热解过程,原料x经过多步反应过程,生成气体产物V和固体产物Xn。假设每一部分反应的反应速率均满足Arrhenius方程:

  多步反应动力学是指在样品反应过程中存在两个或两个以上串联的中间反应,即样品先转化为中间态产物,再由中间态产物转为最终产物,每步反应均有两个竞争的子反应组成,对于生物质轻度热解过程,原料x经过多步反应过程,生成气体产物V和固体产物Xn。假设每一部分反应的反应速率均满足Arrhenius方程:

(1.北京交大学机械与电子控制工程学院,北京 100044;2.微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室,北京 100044)

  1研究方法

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  本试验在热重分析仪(TA Instrument,TGAQ5OO,America)上进行,为了保持反应室内为惰性气氛,通入100mL/min氮气,然后由室温升到105℃,保持10min,目的是去除样品中水分;以50℃升温速率升到目标温度并保持60min。为了更好地表征不同反应温度下生物质轻度热解特性,设定三个目标温度(225℃,250℃,275℃),可分别程度轻度、中度、重度反应温度。

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  图1为棉花秸秆、按树皮和污泥的轻度热解质量和温度演变情况。

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  图2为多步反应动力学模型对按树皮、棉花秸秆和污泥的轻度热解过程的预测能力以及各温度下的平衡质量。由图2可以看出,对于三种生物质,通过遗传算法确定多步反应动力学模型,能够高精度地预测按树皮、棉花秸秆和污泥的轻度热解过程,这也说明该模型能够作为反应设计和运行的可选择工具。以此同时,基于效率和成本的考虑,在生物质实际轻度热解处理中反应时间不会特别长,也就意味着,一般情况下,样品并没有到该反应温度下的平衡态,但平衡质量也是一个重要的指标,其能反映特定温度下的最大失重情况。从式(7)中不难看出,从数学角度,当反应时间t趋于无穷大时,M趋近于C5,即M=C5是此模型函数的渐近线;在物理角度,C5表征反应在特定温度下的平衡失重率。由多步反应模型预测得到各温度的最大失重均表现图2中。在高反应温度下,三种生物质在60min的反应时间时,均没有达到平衡,需要更长的反应时间。

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