(完整版)花生壳生物质热解特性研究毕业设计

毕业论文

学院：材料科学与工程学院

专业年级：08级高分子二班

题目：花生壳生物质热解特征研究

指导教师：杨素文博士

评阅教师：

2012年5月

摘要

生物质能是重要的可再生资源之一，而热解是未来最有前景的生物质利用方式之一。通过对生物质的热解动力学研究，可以获得热解反应动力学参数，对于判断热解反应机理和影响因素以及优化反应条件具有重要意义。利用热分析仪，在氮气气氛下，采用不同升温速率对花生壳热解行为进行了研究。通过热重分析实验了解生物质受热过程中的基本变化规律及其影响因素，结果表明，随升温速率的增大，达到最高热解速率时所对应的温度也越高，且升温速率越高热解越快，达到相同热解程度所需的时间越短。通过热重曲线研究花生壳的热解动力学，求出动力学参数。

关键词：生物质, 热解、热重分析，动力学

ABSTRACT

Biomass energy is one of most important renewable energies. Paralysis is one of most promising methods of biomass utilization in the future. Study on biomass paralysis kinetics which can obtain paralysis kinetic parameters is of great important significance toward judging paralysis mechanism and influence factors and optimizing reaction

conditions. The thermal characteristics of peanut shell were investigated by thermal analysis technique at different heating rates in N2atmosphere. Understand the basic process of change and its impact factors through TGA experiments. The results showed that with the increase of heating rate,

the corresponding temperature of the highest paralysis rate shifted to the

high side, and the higher thermal heating rate，the faster paralysis, the required time to the same degree of paralysis is shorter. Through the TGA curves studied paralysis kinetics of the peanut shell and derived kinetic parameters.

KEY WORDS：biomass, paralysis, TGA, kinetics

目录

第一章绪论 (4)

1.1 研究背景及意义 (4)

1.2 生物质热解研究现状 (6)

1.2.1 国外生物质热解技术研究现状 (6)

1.2.2 国内生物质热解技术研究现状 (8)

1.3 生物质热解技术发展趋势 (9)

1.4 本文研究目的与内容 (10)

第二章生物质热解理论概述 (10)

2.1 生物质的基本化学结构和组成 (10)

2.2 生物质热解基本机理 (11)

2.2.1 从生物质组成角度分析 (11)

2.2.2 从能量传递角度分析 (12)

2.2.3 从反应进程分析 (13)

第三章生物质热重实验研究 (13)

3.1 实验原料 (13)

3.1.1 原料的制备 (13)

3.1.2 原料的工业分析及元素分析 (13)

3.2 实验装置与方法 (14)

3.2.1 实验装置介绍 (14)

3.2.2 实验条件 (17)

3.2.3 实验部分 (18)

3.3 花生壳热重实验结果分析 (18)

3.3.1 热解过程 (18)

3.3.2 升温速率对热解特性的影响 (19)

3.3.3 TG 曲线和DTG曲线分析 (21)

第四章生物质热解动力学研究 (23)

4.1 生物质热解动力学分析 (23)

4.1.1 速率常数 (23)

4.2 动力学模型的建立 (24)

4.3 动力学参数计算 (26)

结论 (30)

致谢 (31)

参考文献 (32)

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

能源、环境和持续发展是当前世界性的问题。自20世纪70年代以来，人们对石油、煤炭、天然气的储量和开采时限做过种种的估算和预测，几乎得出了一致的结论：21世纪中叶化石燃料将被开采殆尽，或因开采成本过高而失去开采价值尽管地质学家和经济学家们在激烈地争论石油开始匮乏的时间，但无论如何，化石燃料终将耗尽却是无可争辩的事实，“居安思危”开发替代能源是非常必要和迫切的[1]。

另一个值得严重关注的事实是：现行的以利用化石燃料为主的能源体系严重威胁着人类的生存环境。化石燃料的利用往往伴随着大量有害物质的排放，使大气环境受到严重污染。近几十年来，地球大气层中的化学成分已有很大变化，气中的CO2增加了25%，NO X增加了19%，CH4增加了100%，大气中的CFCs（氯氟氢）和SO2含量也提高了。这给人类带来的直接危害便是：地球的“核保护伞”—臭氧层被破坏，危害人类的的“杀手”—酸雨不期而降，“厄尔尼诺”现象的反复重现，全球暖化日趋明显。严竣的现实迫使我们每一个人从现在起就要采取相应的措施来拯救我们的生存环境[2]。综上所述，从保护全球环境角度和提供社会可持续发展所需的能源资源角度来看，对能源发展提出了两个极为重要又迫切需要解决的问题，一个是大力开展提高能源利用率和千方百计地节约能源；另一个就是要积极开发依赖于可再生能源(太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能)新型能源体系[2]。本文的研究思路着眼于解决第二个问题。考虑到当前中国经济的发展状况并借鉴国外经验，我们将研究的重点放在生物质能的开发和利用上。

生物质直接或间接来自于植物。广义地讲，生物质是一切直接或间接