毛豆秆热解实验研究-论文.pdf

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1、第35卷第3期太阳能学报Vo1．35．No．32014年3月ACTAENERGIAESOLARISSINICAMar．．20l4文章编号：0254．0096(2014)03．0402．06毛豆秆热解实验研究李龙君，马晓茜，胡志锋(华南理工大学，能源高效清洁利用广东普通高校重点实验室，广州510640)摘要：以毛豆秆为实验原料，研究不同热解温度、物料粒径和金属氧化物催化剂对毛豆秆热解产生的可燃气(co、H)生成特性和最终失重率的影响。实验发现，提高热解温度，可燃气的产量和最终失重率增大；高温热解时，毛豆秆粒径对热解的影响很小，最终失重率维持在约93％；金属氧化物A10，、

2、Fe：O、Ni：O，和CaO催化热解毛豆秆，可提高可燃气的产量，但会减小最终失重率，减小率最大可达9．84％。关键词：毛豆秆；热解温度；粒径；催化剂；可燃气；最终失重率中图分类号：TK6；$216．2文献标识码：A最后用分样筛筛分，得到粒径小于0．20mm、0．20～0引言0．30mm、0．30～0．45mm和0．45～0．90mm的样品，热解是生物质高效利用的处理方法之一。通装进密封袋，放进干燥皿内备用。参照GB212—91过对生物质进行热解，可得到高品位的半焦、焦油和对毛豆秆样品进行工业分析，分析结果为：水分眠可燃气⋯，并达到对农业废弃物的减量化、无害化、7．98％

3、、灰分A8．21％、挥发分70．03％、固定碳资源化处理的目的，是处理生物质资源的有效方FCd13．78％。法。对于玉米秸秆、稻壳和麦秆等生物质的热解特1．2实验装置性，国内外的研究者已做了很多有价值的研究n'，实验装置如图1所示，包括自带热电偶的管式但关于毛豆秆的热解特性的研究未见报道。炉、温控仪、冷凝管、载气瓶、浮子流量计、集气袋、本文以定向产生可燃气(co、H)为目标，采用废气处理装置、Testo350．S烟气分析仪和计算机。管式炉实验台对毛豆秆进行热解实验，研究不同热4解温度、物料粒径和催化剂对毛豆秆热解的影响，在前人的研究基础上，利用烟气分析仪测得不同工况下目

4、标气体含量变化，间接分析目标气体的产量变化规律的简便方法，为进一步研究毛豆秆的热解机理和高效合理利用毛豆秆资源提供一定的理论依据。1实验1．氮气瓶2．浮子流量计3．管式炉4．温控仪5．集气袋6．废气处理装置7．计算机8．炯气分析仪9．冷凝管1．1原料选取与制备图1实验装置实验用毛豆秆取自广东省梅州市梅县程江镇菜地。毛豆秆采摘后先自然晒干，在干燥箱内(恒实验以N为载气，流量为0．1m／h，物料在管式温105c(=)干燥24h，对干燥后的毛豆秆进行粉碎，炉内热解，炉内温度通过温控仪和热电偶配合收稿日期：2011-12—13基金项目：国家自然科学基金(50906025)通信作

5、者：马晓茜(1964一)，男，博士、教授、博士生导师，主要从事高效低污染燃烧、生物质及固废能源利用方面的研究。epxqma@scut．edu．cn3期李龙君等：毛豆秆热解实验研究403控制，烟气一部分经两级冷凝管冷凝过滤，再升高有助于毛豆秆内含氧官能团的断裂、重组，使由烟气分析仪进行烟气分析(数据采集时间间隔设CO大量逸出，且800℃热解时的CO体积浓度峰值为1s，测量数据由计算机实时记录)；另一部分用集较其他温度时大。由图2b可知，当热解温度为400气袋收集，做进一步研究，最后用废气处理装置对和500℃时几乎无H产生，随着热解温度的升高，H剩余烟气作无害化处理。此外，

6、实验装置还包括精产量增大，这与A．Demirba~[5的研究结果相同，且H度为0．001g的天平和DFY一300C粉碎机、101A型干体积浓度峰值增大，说明热解温度越高，H的生成燥箱和干燥皿等物料处理装置。反应越剧烈，即高温热解有利于生物质的二次热解，主要是焦炭的转化和焦油的裂解。当热解温1．3实验方法度为600oC时，H的释放峰出现“双峰”，而热解温度连接烟气分析仪，开启管式炉，先持续通人高为700℃时，H的释放峰出现“肩状”峰，且800℃纯N：约15min(保持流量为0．1m。／h)，以保证石英管时，H体积浓度下降减缓，这是因为气相产物中的内为纯惰性气氛。在恒温热解

7、实验中，每次取粒径CH在温度高于600℃时就会分解，产生大量H：]，小于0．2mm的毛豆秆0．1g，分别在400、500、600、而由于热解温度的不同，则毛豆秆的升温速率和所700和800oC的温度下热解；做不同粒径的热解实验能达到的终温不同，表现为CH分解释放的H对于时，分别取0．20～0．30mm、0．30—0．45mm和0．45～H产量的贡献阶段不同，即随着热解温度的升高，0．90ll'lm的毛豆秆各0．1g，依次在管式炉内(800℃)CH分解大量释放H：的阶段从热解直接产生H：的热解；做添加不同催化剂的热解实验时，取一个干O∞O舳