【摘 要】
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生物质具有零碳排放的特征,发展生物质能源以部分取代化石能源,对我国实现碳减排具有重大意义。生物质气化技术可以制取较高热值的合成气CO、H2、CH4等,可用作燃料或化工原料,是生物质利用的主要途径之一。实际生物质气化的过程中,气化剂CO2/H2O与生物质焦同时发生气化反应,CO2和H2O混合气氛下生物质焦气化机理研究目前还不清晰。此外,生物质中无机组分对生物质气化的影响也存在争议,本文在同步热分析仪
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生物质具有零碳排放的特征,发展生物质能源以部分取代化石能源,对我国实现碳减排具有重大意义。生物质气化技术可以制取较高热值的合成气CO、H2、CH4等,可用作燃料或化工原料,是生物质利用的主要途径之一。实际生物质气化的过程中,气化剂CO2/H2O与生物质焦同时发生气化反应,CO2和H2O混合气氛下生物质焦气化机理研究目前还不清晰。此外,生物质中无机组分对生物质气化的影响也存在争议,本文在同步热分析仪和微型流化床上对多种生物质进行气化实验,获得了各生物质焦在不同气氛下的气化反应速率,定量分析了不同条件下焦-CO2与焦-H2O对气化反应的贡献,并探究了生物质中无机组分对气化反应的影响。在同步热分析仪上对山毛榉和杨木焦进行了气化实验,建立了CO2/H2O混合气氛下生物质焦气化模型。研究发现在1273K时,焦-CO2反应与焦-H2O反应更多地发生在相同的反应活性位上,且高于焦在单一气氛下的气化反应速率。当H2O分压超过一定范围（P=1/3）时,焦-H2O的反应独立于焦-CO2反应,不受CO2分压的影响,焦-H2O的反应优先级更高,虽与焦-CO2反应存在竞争,但焦-H2O反应竞争性更强。在微型流化床上进行了五种生物质焦的气化实验,研究发现麻风树籽壳焦、棉杆焦和瓜子壳焦的气化行为适用于体积模型,而锯末焦和玉米芯焦适用于收缩核模型。研究发现生物质中无机矿物质Ca和Mg对生物质焦气化存在促进作用,而Si和Al对生物质焦气化起抑制作用。通过分析,提出了催化指数M,可较好地描述生物质焦的气化反应性与无机组分种类与含量的关系。
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