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摘要
在新一轮能源革命背景下,可再生能源的开发利用成为解决化石能源枯竭问题的重要途径,生物质能是极具发展潜力的可再生能源之一。本文针对目前生物质热解油的含氧量高、热值低、稳定性差、酸性强等特点,通过水热预处理技术来改善生物质的燃料特性进而提高其热解油的品质。本文以生物质的高效资源化利用为目的,开展了水热预处理对烟梗及其与微藻混合的热解特性影响的研究,具体如下:(1)水热预处理对烟梗理化特性影响的研究:使用高压反应釜、元素分析仪、13C超导核磁共振光谱仪等仪器来研究烟梗水热炭的理化特性。水热预处理之后,烟梗的碳元素含量的最大增幅达61.31%,氧元素含量的最大降幅为36.67%,HHV、H/Ceff、燃料比、能量密度持续上升,结晶度指数先增后降,芳香度不断提高。(2)水热预处理对烟梗热解特性影响的研究:使用热裂解-气相色谱质谱联用仪、热重-红外光谱联用仪来研究烟梗水热炭的热解特性。随着水热温度的增加,水热炭的最大失重速率DTGmax、综合热解指数先增后降。水热温度低于240℃的水热预处理可降低烟梗热解的平均表观活化能。随着水热温度和停留时间的增加,热解产物中脂肪烃的含量增加,酮、酸的含量下降,热解油的质量得到提高。水热预处理和催化剂HZSM-5的联合作用最高可将烃类(脂肪烃和芳香烃)的总峰面积提高至无催化剂作用下原烟梗的该峰面积的8.19倍。(3)烟梗与微藻共水热预处理后热解特性的研究:使用上述实验设施,研究共水热预处理的协同效应和共水热炭的热解特性。随着微藻比例的增加,共水热炭的碳、氢含量增加,氧含量下降,H/Ceff、HHV持续上升;随着烟梗比例的增加,固定碳含量上升,氮、硫含量下降。共水热预处理的协同效应使水热炭的质量产率、碳产率、能量产率增加。单一原料生成的水热炭的优势与劣势都比较突出,而共水热炭可以取得优势互补的效果,可以根据目标产物灵活调整烟梗与微藻的比例从而得到最理想的生物质热解油。
- 出版日期2020
- 单位华南理工大学
