基于熱分析的生物質(zhì)燃燒性及熱解過程氧化效應(yīng)研究.pdf

1、目前，對氮氣和氧化性氣氛下生物質(zhì)熱解過程的表觀動力學(xué)模型的研究已經(jīng)比較成熟，但由于生物質(zhì)組分、結(jié)構(gòu)等的復(fù)雜性，表觀動力學(xué)模型參數(shù)并不能完全描述材料的燃燒性。在火災(zāi)過程中，氧氣濃度在空間和時間上都是變量，有必要研究氧氣在生物質(zhì)有氧熱解中所發(fā)揮的作用，并進一步分析氧化作用下熱解過程中的熱效應(yīng)。 本文根據(jù)生物質(zhì)熱解過程中TG-DTG曲線特征，提取與燃燒相關(guān)的特征參數(shù)，包括著火溫度、失重最大速率、平均失重速率、燃盡溫度等六個特征參數(shù)，并

2、應(yīng)用因子分析法對這些特征參數(shù)進行分析，結(jié)果表明，六個參數(shù)可以用三個因子來解釋，分別是“著火”、“第一步熱解失重”和“第二步熱解失重”，建立得分模型對生物質(zhì)材料燃燒性進行排序，結(jié)果表明燃燒性最差的是火力楠葉、栗樹葉和木荷葉。 通過氮氣和空氣氣氛下TG曲線的差譜提出并建立生物質(zhì)熱解過程的氧化TG曲線，發(fā)現(xiàn)試樣從常溫到560℃高溫的低速升溫過程中，生物質(zhì)熱解的氧化TG/DTG曲線經(jīng)歷了兩個失重過程和一個增重過程。第一步失重是氧氣對半纖

3、維素和纖維素?zé)峤獾募铀?，第二步失重主要是焦炭的氧化燃燒反?yīng)。采用等轉(zhuǎn)化率方法和優(yōu)化計算方法，對氧化過程的反應(yīng)動力學(xué)模型進行研究，結(jié)果表明，三步并行反應(yīng)模型適用于描述升溫速率較低時多種樹干或樹枝試樣有氧熱解過程的氧化效應(yīng)。 空氣氣氛下DSC曲線表現(xiàn)出兩個放熱峰，低溫段放熱峰主要是半纖維素和纖維素有氧熱解過程放熱的結(jié)果，高溫段主要是生成炭氧化燃燒的結(jié)果。采用Dollimore法和Kissinger法對DSC曲線兩個放熱峰進行分析，表