典型生物质的热分析及热解产物表征文献综述

 2022-11-26 02:11

文 献 综 述

1研究背景

能源问题是关系到我国经济社会可持续发展的重大问题,也是构建社会主义和谐社会必须要解决的基础问题,随着化石能源日益枯竭和环境、气候问题日益严重,全世界对追求可再生能源、清洁能源的发展达成了高度共识。与很多发达国家相比,我国目前在生物质能源利用方面还比较落后,但我国政府对于生物质能源的开发利用非常重视,连续在四个国家五年计划中将生物质能源技术研究与利用作为国家重点科技攻关项目。

2 研究意义

我们重点研究生物质能,是因为生物质能是唯一能转化成液体燃料的可再生能源,与其他可再生能源相比具有独特优势,而且生物质可以用于发电与热利用。除了能源需求,生物质热解也是火灾安全科学领域的重要研究课题,据统计, 我国的森林资源人均少于1.1*103m2,然而1950到1990年间森林火灾年均毁掉8.2*109m2 [1],为了有效减少森林火灾带来的损失,我国发展了林火蔓延模型和防火隔离带等技术,这些技术需要生物质热解机理研究的支撑。

3 国内外研究现状概述

生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。近几十年来, 人们广泛研究了生物质热解过程, 特别是通过热重分析(TG)建立了各种生物质热解失重过程的动力学模型。热重分析指温度在程序控制时,测量物质质量与温度之间关系的技术,这里值得一提的是,定义为质量的变化而不是重量变化是基于在磁场作用下,强磁性材料当达到居里点时,虽然无质量变化,却有表观失重。而热重分析则指观测试样在受热过程中实质上的质量变化。热重分析所用的仪器是热天平,它的基本原理是,样品重量变化所引起的天平位移量转化成电磁量,这个微小的电量经过放大器放大后,送入记录仪记录;而电量的大小正比于样品的重量变化量。又热重法测得的数据以质量(或质量分数)随温度或时间变化的形式表示的曲线。曲线纵坐标为质量m,向上表示质量增加,向下表示质量减少;横坐标为温度T或时间t,自左向右表示温度升高或时间增长。除了建立TG曲线,还要补充建立微商热重曲线(DTG),由热天平测得的数据,以质量变化速率与温度(扫描型)或时间(恒温型)的关系图示。

例如:煤炭燃烧的TG-DTG曲线[2]

对文献的总结可以看出, 生物质表观热解失重动力学模型大致可以分为两类: 一类模型将生物质看成单一组分, 使用单一组分在全局温度区间的固-气反应动力学来描述其热解失重过程【3-4】,另一类模型将生物质失重过程看成是它的各种赝组分在全局温度区间上分别热解过程的加权叠加【5-6】

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