导　　师： 蒋恩臣

学科专业： H2803

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南农业大学

摘　　要： 二十一世纪是“氢经济”的时代已经成为人们的共识，氢能源以其无可比拟的优越性得到了全球的广泛关注。在各种制氢方法中，生物质制氢无论从环境保护和资源充分利用方面考虑，还是从经济性、社会性方面考虑都具有优越性，引起了普遍关注。本文研究了在co2气氛下，松木锯屑的热解特性；改变了传统的气化介质，采用co2—水蒸气混合气体作为气化介质，在气化炉中进行了松木锯屑气化制氢的实验研究。 首先，采用德国netzsch公司生产的netzsch sta449c同步(综合)热分析仪，对松木锯屑分别在co2气氛下和在n2气氛下，在不同的升温速率条件下的热解情况进行了研究。得出以下结果1、松木锯屑试样在两种气氛下的热解失重过程基本一致，大致可分为以下四个阶段：第一阶段为干燥阶段，其温度范围大致为从室温到110℃左右，其失重率约为总质量的5％左右；第二阶段为热解预热阶段，其温度范围大致为110℃-(230-250℃)，其失重率约为总质量的1％-2％；第三阶段为热解阶段，其温度范围大致为250℃-(350-390)℃，其失重率约为总质量的50％-60％；第四阶段为高温煅烧阶段，其温度范围大致为(350-390)℃(800-1000)℃，其失重率约为总质量的10％-20％。 2、随着热解升温速度的提高，四个阶段的起始温度和终止温度也提高了10℃-20℃：dtg曲线中出现最大的失重速率时的温度也相应提高，升温速度为5℃/min时最大失重速率出现在353.0℃，而10℃/min时为365.4℃，15℃/min时为371.2℃，20℃/min时为378.2℃。由此可得出，松木粉热解的主反应区都在450k到700k之间。 3、采用flynn-wall-ozawa法和coats-redfem方法推导出松木锯屑在n2气氛下热解大致符合热解机理函数为[1-(1-α)1/3]2的三维扩散jander方程，热解反应的活化能约为159.9697kj/mol。 其次，对n2气氛和co2气氛下生物质热解实验结果进行了对比。结果表明：在co2气氛下，生物质热解完成后的残留物明显少于n2气氛下生物质热解残留物，这说明，co2对生物质热解气的生成有促进作用，在co2气氛下，松木锯屑热解过程中产生了更多的气体成分，导致残留物的质量减少。 最后，在生物质气化炉中对松木锯屑co2-水蒸气气化制取富氢气体进行了研究，探讨了主要工艺条件以及催化剂对气体成分和产氢率的影响，并对气化过程中的潜在氢产率进行了分析。结果表明： 1、在物料粒度为40-60目条件下，实验用气化炉的氢产率最高，为26.8g/kgbiomass； 2、在650℃到850℃反应器温度范围内，h2的含量从12.38％增加到了21.92％;产氢率从11.61g/kgbiomass增加到了36.96g/kgbiomass，而潜在氢产率从44.83g/kgbiomass增加到106.70g/kgbiomass； 3、在0到2.5kg/h水蒸气添加量变化范围内，氢产率从每千克生物质产氢11.96g/kgbiomass增加到22.64g/kgbiomass，而潜在产氢率也从每千克生物质产氢39.22g/kgbiomass增加到73.33g/kgbiomass； 4、cao作为催化剂，当其含量小于总质量的3％时，h2的含量从13.38％增加到了22.06％；产氢率从17.20g/kgbiomass增加到了38.61g/kgbiomass，而潜在氢产率从65.53g/kgbiomass增加到110.93g/kgbiomass。但当其含量大于4％时，氢气含量大幅下降。

关 键 词： 松木锯屑 生物质热解 水蒸汽 二氧化碳 氢气 气化炉

分 类 号： [TK6 S216]

领　　域： [动力工程及工程热物理] [农业科学] [农业科学]