当前全球煤、石油和天然气等传统燃料大规模燃烧,不仅使储存有限的非可再生资源消耗殆尽,同时也带来了日益严重的环境问题,酸雨、温室效应和雾霾等严重影响到人类的健康和社会的发展。面对日益严峻的形势,人们迫切希望找到能够替代传统化石燃料的新型清洁能源,乙醇燃料就是其中最具代表性的一种。因此,研究乙醇燃料热解产气与积碳特性具有十分重要的实用意义和应用价值。本文选取乙醇燃料作为研究对象,实验过程中采用控制变量法分别研究温度、反应物浓度和停留时间对乙醇热解产气与积碳的影响。采用横向对比的方法研究不同影响因素下乙醇热解积碳产量的大小关系,进行乙醇积碳特性分析。选取不同反应时间下热解产生的积碳,运用SEM技术观察其表面形态特征。在此基础上利用CHEMKIN软件对乙醇燃料的热解过程进行模拟,分别探究不同温度和反应物浓度下气体产物含量的变化,并对甲烷、乙烯和乙醇等物质进行敏感性分析。在乙醇热解的过程中分别通入水蒸气、甲烷和氧气,探究不同添加剂对乙醇热解积碳产量的影响,并做敏感性分析,模拟同时生成的其他气体产物含量变化情况。对乙醇在不同温度下热解产生的积碳进行热重分析,采用Coats-Redfern积分法计算产物的活化能E和指前因子A等动力学因数,通过TG和DTG曲线计算生成固体沉积物的着火温度、燃烧特性指数和燃尽特性指数,分析其燃烧活性的强弱,并与传统的石墨和劣质煤进行对比,寻找合理减少与消除热解固体产物的方法。研究结果发现:(1)温度、反应物浓度和停留时间都会对乙醇热解时气体和积碳的产量起到十分明显的影响。不同气体产物的含量有显著差别,三种影响因素对积碳形成的作用由强到弱依次为:反应时间>反应物浓度>热解温度,反应时间对积碳产量的影响最大。反应时间越长,积碳表面粒径也越大。(2)通过数值研究发现,随热解温度的升高,较低温度下生成的乙烷和乙烯逐步脱氢转化为乙炔,当温度高于1200°C时大量乙炔转化为积碳。(3)水蒸气和氧气通过改变乙醇热解时的反应路径、与产物发生氧化还原反应等方式,有效减少了最终积碳的含量;甲烷作为气体添加剂进行混合热解时,起到相反的作用。(4)不同温度下热解产物的活性不同,温度越高其产生的固体沉积物活化能越高,越难与其他物质发生反应。不同温度下热解产物的燃烧动力学也有较大差别,温度越高燃烧特性指数和燃尽特性指数越低,说明高温下产生的固体沉积物燃烧特性更弱、消除更难且再生性更强。