烘焙预处理对玉米秸秆气化产物特性的影响

摘要：

我国生物质资源丰富,是一种清洁可再生的原料,通过生物质气化技术将其转化为可燃气,用于替代燃煤和天然气供热或发电,对我国实现"碳达峰"和"碳中和"的"双碳"目标具有重要意义.然而,生物质原料存在含水率高、含氧量高及热值低等缺点,导致气化可燃气存在热值低和焦油含量高的缺陷,使得利用农林废弃生物质"变废为宝"面临较大挑战.选取玉米秸秆为原料,首先采用程序控温管式炉对其进行烘焙预处理,并用元素分析、工业分析、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、热重分析仪等仪器对其基本物理化学特性进行分析;其次,采用自制的小型固定床气化炉装置,研究烘焙预处理温度对玉米秸秆气化可燃气、炭和焦油产物产率和特性的影响.研究结果表明,随着烘焙温度的升高,玉米秸秆的O质量分数及挥发分明显降低,C质量分数与固定碳显著增加,使得热值从 17.26 MJ/kg增加至 25.50 MJ/kg;烘焙温度对气化产物的质量产率和特性也有显著的影响.随着烘焙温度的升高,可燃气的质量产率逐渐下降,H2 的体积分数从13.85％大幅增加到22.56％,可燃气的低位热值在烘焙温度为220 oC时达到最高值,为9.36 MJ/Nm3.较高的烘焙温度导致气化残炭的质量产率上升,并且气化残炭中的C 元素与固定碳增加,而挥发分与灰分减少,热值从 22.74 MJ/kg增加至 24.52 MJ/kg.较高的烘焙温度使得焦油的质量产率从21.07％大幅下降至 12.67％,焦油组分主要由芳烃类、酚类及脂肪烃类组分构成,其中芳烃类物质与酚类物质的质量分数较高,随烘焙温度升高,芳烃类物质的质量分数先增加后减少,而酚类物质质量分数先减少后增加,其他脂肪烃物质质量分数变化规律不明显.因此,烘焙预处理可显著改善玉米秸秆的品质,进而提升气化可燃气的热值,降低焦油含量.

关键词：玉米秸秆、烘焙预处理、气化、可燃气、生物质

所属期刊栏目：48

分类号：TK62(生物能及其利用)

资助基金：浙江省领雁研发攻关计划资助项目;浙江省自然科学基金探索资助项目;浙江省属高校基本科研业务费专项资金资助项目

在线出版日期：2023-07-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2340-2350