论文部分内容阅读
生物质是一种重要的可再生能源。我国是农业大国生物质资源储量巨大,稻壳作为谷物加工的主要副产品之一,我国每年拥有3.6亿t以上。寻求一条合理利用稻壳的道路,对于提高广大农民的收入,减少环境污染等问题有着重大的意义。热解是生物质气化、燃烧中必然伴随的过程,不同条件下的控制热解也可作为制备活性炭、生物油或气体燃料的技术手段,研究生物质热解规律对生物质的能源转化利用具有重要意义。本文以稻壳为原料在微波频率2450MHz,功率在0-4kW范围内线性可调的小型生物质微波热解装置上进行热解实验,利用串联三级冰浴U形管冷却可凝组分,热解生成的气体产物分时间段收集,并利用气相色谱和气质联用仪对气体和液体组分进行分析。实验主要考察了粒径、微波功率和N2流速对稻壳微波热解的气液固产率,气体、液体和固体组成以及气体产物中各组分体积百分数变化的影响。稻壳微波热解生成的气体产物主要是H2、CO、CH4和CO2,液体产物中主要是酚类化合物,其中较为富集的成分有:2,3-二氢-苯并呋喃、萘、苯酚、十六烷酸、4-甲基苯酚、糠醇、Z)-9-十八烯酸。生物油氧含量较高,含量水率达60%左右,固体残余物中主要是残碳和无定型二氧化硅。三种无机添加剂的加入使稻壳热解气体产率提高,液体和固体产率减少。当添加剂用量少于稻壳试样重量的40%时,三种添加剂中氧化镁催化气化的气体产率最高;添加剂用量为稻壳试样重量的80-100%之间时,白云石催化气化的气体产率最高,白云石用量为100%时稻壳热解气体产率达60.67%。当添加剂用量为100%时,与稻壳热解的空白试验相比,氧化镁催化稻壳热解使氢气和一氧化碳的产率分别提高278%和58%;氧化钙催化稻壳热解使氢气和一氧化碳的产率分别提高141%和102%;白云石催化稻壳热解使氢气和一氧化碳的产率分别提高75%和141%。另外,实验表明,白云石重复使用仍然具有很好的催化气化作用,等量重复使用可使氢气和一氧化碳的产率分别提高85%和201%。