【摘 要】
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热解是热化学转化中最为基本的过程,而热解动力学有助于分析热解的机理,并且对热解工艺进行指导,DAEM就是热解动力学的基本方法之一,其在煤、生物质的热解动力学中广泛应用。本文对DAEM方法的求解进行了研究。首先以小麦秸秆、杨树木屑、杏壳为生物质原料进行了工业分析,元素分析。对三种原料进行热重实验,基于实验数据,利用MATLAB编写了数据清洗的程序,其能够对原始实验数据去除坏点,也能够对原始TG数据求
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热解是热化学转化中最为基本的过程,而热解动力学有助于分析热解的机理,并且对热解工艺进行指导,DAEM就是热解动力学的基本方法之一,其在煤、生物质的热解动力学中广泛应用。本文对DAEM方法的求解进行了研究。首先以小麦秸秆、杨树木屑、杏壳为生物质原料进行了工业分析,元素分析。对三种原料进行热重实验,基于实验数据,利用MATLAB编写了数据清洗的程序,其能够对原始实验数据去除坏点,也能够对原始TG数据求导出的DTG做平滑处理,经过处理后的数据能直接用于热解动力学的研究。其次对模式搜索方法求解多组分DAEM参数进行优化。首先划分主反应区间,去掉反应起始段的脱水段和反应结束后固定碳的反应段;其次通过等曲线长度插值的方式对计算点的选择进行优化,选取出的计算点主要分布在特征峰的两侧;再对搜索参数的个数进行优化,利用高斯分峰的结果求出各组分的权重值wi,通过单组分DAEM求解出各组分的动力学参数作为多组分DAEM模式搜索的初值。通过等温度插值选择的计算点和等曲线长度选择的计算点进行优化后的DAEM计算对比,结果表明等曲线长度计算结果与实验值拟合更好,该选点方法减少了Fit值。并且与原始数据直接插值求解相比,优化后的方法极大地提高了结果的准确性,并在计算效率上提高了2倍。用优化后的多组分DAEM分析不同升温速率下秸秆、木屑、杏壳的热解,计算出的活化能与采用Friedman方法计算的活化能一致,并且与Friedman方法和主曲线方法相比,多组分DAEM得到了各生物质的半纤维素、纤维素、木质素组分的动力学参数。利用DAEM参数对上述物质进行真实组分含量的反推,对于秸秆,反推出纤维素、半纤维素、木质素含量的误差分别为3%,9.1%,1.6%,对于木屑,反推出三种组分含量的误差分别为7.7%,11.3%,9.9%,对于杏壳,反推出三种组分含量的误差分别为56%,172%,98%。结果证明对于木质素含量低的生物质,通过DAEM参数能很好地反推出复杂生物质的组分,但是对于木质素含量高的生物质,反推则不准确。
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