生物油热解与燃烧特性的实验研究

<span style="color: rgb(0, 0, 0); font-family: 'Trebuchet MS', 'Lucida Sans Unicode', Arial, sans-serif; line-height: 22px;">生物质快速热解制油技术能以连续的工艺和工厂化的生产方式将木屑等生物质转化为易储存、易运输、能量密度高的生物油，是目前受到较多关注的一种转换技术。生物油既可以在锅炉中直接燃烧使用，也可用于热解气化制备合成气，再进一步合成为高品质的液体燃料。 为更好地处理生物油燃烧与热解过程中出现的问题，并为燃烧与热解反应装置的设计及优化提供必要数据，本文首先对由木屑在自热式生物质热解液化装置中热解得到的生物油进行了各种理化特性的分析，之后利用热重、热重-红外联用、管式炉等对生物油的热解与燃烧特性进行了实验研究。 生物油在氮气与氧气气氛下、不同升温速率的热重分析试验表明：生物油的热解分为两个阶段，第一阶段为生物油中低沸点有机物的挥发以及各组分间反应生成各类产物的过程，第二阶段为各种重组分的裂解过程。而生物油的燃烧则分为三个阶段，即前期的挥发与裂解和最后焦炭的燃烧过程。升温速率的升高使得氮气气氛中生物油样品的初始失重温度、失重峰值温度及对应的最大失重速率均有所增大，且在较高升温速率(20℃/min)下，较少含炭残余物形成。随升温速率升高，生物油着火温度提高，最终失重率无显著变化。采用热重-红外联用技术，对生物油热解过程中所释放气体进行了实时监测，在线分析结果表明，反应初始阶段主要析出物为自由水、低沸点的酸类、醇类、醛类、酮类等，随后主要释放物为水、CO2等，主要来自重组分的裂解。最后根据热重数据对热解与燃烧各段反应进行了动力学拟合。动力学分析结果表明：氮气气氛中生物油的热解过程可用两个一级反应来描述，对应其热解过程中的两个不同阶段，而生物油的燃烧过程可用三个一级反应来表示。 生物油的管式炉热解实验表明：随热解温度的升高，生物油产气率不断提高，在1100℃时达到最大值398ml/g。生物油热解气体产物中主要包含H2、CO、CO2及烃类如CH4、C2H4、C2H6等,产气热值在16.9～19.1MJ/Nm3间。在900℃下，生物油各种产物气体、残炭、焦油的比例约为30:6:64,残炭含量低于同温度下木粉热解结果，而焦油含量较高。</span>