微型流化床內(nèi)堿金屬和堿土金屬對(duì)稻殼熱解動(dòng)力學(xué)的影響特性

郭飛強(qiáng)，劉元，郭成龍，董玉平

（1中國礦業(yè)大學(xué)電氣與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250061）

微型流化床內(nèi)堿金屬和堿土金屬對(duì)稻殼熱解動(dòng)力學(xué)的影響特性

郭飛強(qiáng)1，劉元1，郭成龍1，董玉平2

（1中國礦業(yè)大學(xué)電氣與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250061）

通過微型流化床反應(yīng)分析儀（MFBRA）研究兩種典型堿金屬和堿土金屬（AAEM）鈉與鎂對(duì)稻殼熱解氣體生成動(dòng)力學(xué)的影響，并采用模型積分法求解出4種主要?dú)怏w組分（H2、CO、CH4與CO2）的生成動(dòng)力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明：不同氣體組分具有不同的開始與終止釋放時(shí)間，說明4種氣體對(duì)應(yīng)不同的生成路徑和機(jī)理，高溫條件和添加鈉、鎂離子均會(huì)提高氣體生成的反應(yīng)速率。采用典型氣固反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)氣體生成過程進(jìn)行了擬合求解，獲取了氣體組分在不同條件下的最概然機(jī)理函數(shù)。通過最概然機(jī)理函數(shù)求得了4種氣體生成動(dòng)力學(xué)參數(shù)，對(duì)比發(fā)現(xiàn)鈉離子與鎂離子降低了H2、CO、CH4與CO2生成反應(yīng)的表觀活化能，其中CO受鈉離子和鎂離子的影響最為顯著，進(jìn)而從活化能角度證實(shí)了兩種金屬離子對(duì)于生物質(zhì)熱解特性的影響。

微型流化床；熱解；鈉離子；鎂離子；動(dòng)力學(xué)；生物質(zhì)

Abstract:The influence of two typical alkali and alkaline earth metal (AAEM),sodium and magnesium,on the gas releasing kinetics during rice husk high-temperature pyrolysis was investigated in a micro-fluidized bed reactor (MFBRA).Reaction kinetics for generating four main gases (H2,CO,CH4and CO2) was deduced based on universal integral method.Results indicated that different gas components had different times to start and end the gas releasing process,indicating different evolution routes and mechanics for generating these gas species.The conversion rate of four gases could be promoted at higher temperature or with the presence of AAEM.The gas releasing process was calculated by linear fitting method based on typical gas-solid reaction models and the most probable mechanism functions of four gas components were obtained at different conditions.The kinetic parameters of gaseous products calculated by most probable mechanism functions indicated that the resulting apparent activation energies for four gases decreased in presence of sodium and magnesium.Particularly,the effect of the two metal irons on the formation of CO was more obvious compared with the other gas species.From this study,the influence of two metal ions on biomass pyrolysis characteristics was confirmed on the basis of the variation of the activation energy.

Key words:micro-fluidized bed; pyrolysis; sodium; magnesium; kinetics; biomass

引 言

近年來，生物質(zhì)能因?yàn)榫哂袃?chǔ)量大、可再生和二氧化碳零排放等優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注[1-2]。在中國，以稻殼為代表的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)分布區(qū)域廣且產(chǎn)量巨大，通常的處理方式是堆制肥料或焚燒，這不僅導(dǎo)致極大的能源浪費(fèi)而且造成很嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。熱解/氣化技術(shù)是一種具有廣闊發(fā)展前景的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，可以將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為清潔燃?xì)饣蛘呱镔|(zhì)油，近年來吸引世界各國廣泛的關(guān)注[3-4]。然而如何實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)向燃?xì)饣蛘哂偷亩ㄏ蜣D(zhuǎn)化仍然是困擾生物質(zhì)能源發(fā)展的重要難題[5]。催化熱解/氣化被認(rèn)為是促進(jìn)生物質(zhì)定向轉(zhuǎn)化并獲取清潔燃料的可行方法，研究其氣體生成特性，可以為生物質(zhì)高效氣化，制備清潔燃?xì)馓峁┯行е蝃6]。

生物質(zhì)中包含多種金屬，包括堿金屬（K與Na）、堿土金屬（Ca與Mg）和過渡金屬（Fe）。研究表明，堿金屬與堿土金屬（AAEM）在生物質(zhì)熱解過程中起著重要的作用，其存在能夠影響燃?xì)馍?，改善氣體品質(zhì)[7-9]。Pütün[7]使用固定床反應(yīng)器研究了MgO對(duì)棉籽熱解行為的影響，證實(shí)MgO能夠降低焦油的產(chǎn)率并提高半焦及熱解氣的產(chǎn)率。Zhao等[8]發(fā)現(xiàn)在稻殼熱解過程中，NaCl能夠有效提高H2的產(chǎn)率。馮冬冬等[9]發(fā)現(xiàn) AAEM元素能夠限制焦油前體的生成，從而降低生物質(zhì)熱解焦油的產(chǎn)率。部分學(xué)者通過研究生物質(zhì)熱解動(dòng)力學(xué)，研究AAEM對(duì)生物質(zhì)熱解轉(zhuǎn)化過程的影響，進(jìn)而推測主要反應(yīng)機(jī)理。其中熱重分析作為一種測量準(zhǔn)確、操作容易的方法，被廣泛應(yīng)用于熱解動(dòng)力學(xué)研究，如Giuntoli等[10]采用熱重分析發(fā)現(xiàn)AAEM能夠降低小麥稈熱解峰值溫度及反應(yīng)活化能。胡松等[11]通過熱重法研究了CaO、MgO和Fe2O3對(duì)谷殼的催化熱解作用，證實(shí)了3種金屬對(duì)于生物質(zhì)熱解均存在催化作用，能夠降低熱解反應(yīng)表觀活化能。

目前針對(duì) AAEM 對(duì)生物質(zhì)熱解過程的研究大多基于生物質(zhì)整體轉(zhuǎn)化過程，然而生物質(zhì)化學(xué)組成復(fù)雜，熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程各氣體的析出特性存在顯著差異，研究典型氣體組分的生成特性對(duì)于了解熱解轉(zhuǎn)化過程具有重要價(jià)值。近期，中國科學(xué)院過程工程研究所研發(fā)的微型流化床反應(yīng)分析儀（MFBRA）被成功地應(yīng)用于氣固兩相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的求解[12-13]，與熱重分析方法相比，微型流化床能夠?qū)崿F(xiàn)在特定溫度下生物質(zhì)的瞬時(shí)進(jìn)樣、消除氣體擴(kuò)散對(duì)本征方程求算的影響，并依據(jù)主要?dú)怏w產(chǎn)物的生成計(jì)算反應(yīng)速率，進(jìn)而可獲得主要?dú)怏w產(chǎn)物生成的動(dòng)力學(xué)參數(shù)[14-15]。在前期的工作中，本課題組 Liu等[16]已經(jīng)研究了微型流化床中浸漬鉀離子稻殼熱解氣體釋放動(dòng)力學(xué)特性?；诖?，本文利用微型流化床進(jìn)一步研究鈉離子與鎂離子對(duì)稻殼熱解氣體釋放特性的影響，并結(jié)合積分法求解主要熱解氣體（H2、CO、CH4、CO2）生成的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，闡明AAEM對(duì)于生物質(zhì)熱解特性的影響。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 樣品制備

實(shí)驗(yàn)選擇江蘇省徐州市周邊收集的稻殼（RH）作為原料，經(jīng)粉碎后篩分出顆粒尺寸為74～125 μm的樣品，并置于105℃干燥箱24 h去除水分，然后稻殼在700℃熱解60 min獲得稻殼半焦（RHC）。表1為稻殼與稻殼半焦的元素分析和工業(yè)分析，元素組成采用元素分析儀（5E-CHN2000）測定，工業(yè)組成參照固體生物質(zhì)燃料工業(yè)分析方法（GB/T 28731—2012）測定。稻殼灰（RHA）的化學(xué)組成由 X射線熒光光譜分析儀（XRF，Axios mAX，Holland）確定，如表2所示。

表1 稻殼與稻殼半焦的元素分析和工業(yè)分析Table 1 Ultimate and proximate analyses of RH and RHC

表2 稻殼灰的化學(xué)組成Table 2 Chemical composition of RHA/%(mass)

研究表明生物質(zhì)機(jī)體內(nèi)堿金屬和堿土金屬最可能以氯化鹽的形式存在[17]，且氯具有高度揮發(fā)特性，在生物質(zhì)熱解過程中所有的氯都會(huì)進(jìn)入氣相[18]，所以為了忽略陰離子對(duì)裂解過程的催化影響，本文選擇氯化鹽作為催化劑前體。采用浸泡吸收法制備添加鈉、鎂離子的樣本，具體步驟如下：首先將一定量的 NaCl、MgCl2·6H2O（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）加入60 ml去離子水中溶解，然后在NaCl、MgCl2溶液中分別加入3 g稻殼樣本，在35℃條件下浸漬24 h，接著用濾紙將溶液過濾，剩下浸漬鈉離子與鎂離子的稻殼置于 105℃干燥箱中干燥24 h。最后獲得鈉離子與鎂離子負(fù)載量為 0.5 mol·kg?1的稻殼樣本，記為 Na-RH、Mg-RH。樣品中添加金屬的含量使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）檢測，檢測結(jié)果如表3所示，Na-RH中鈉離子含量與 Mg-RH中鎂離子含量基本相同。

表3 樣品中Na和Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 3 Metal content of Na and Mg in samples/%(mass)

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置和條件

圖1為微型流化床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主要由微型流化床反應(yīng)器、脈沖進(jìn)樣系統(tǒng)、溫度與壓力傳感器和在線質(zhì)譜儀（AMETEK,American）組成。微型流化床反應(yīng)器采用雙層石英板結(jié)構(gòu)，高 100 mm，內(nèi)徑20 mm，反應(yīng)區(qū)高40 mm，進(jìn)樣管內(nèi)徑2 mm。實(shí)驗(yàn)操作條件及流程如下：首先在反應(yīng)區(qū)裝入3 g煅燒后的石英砂（74～125 μm），進(jìn)樣管裝入15 mg樣品，然后將氬氣流量設(shè)為500 ml·min?1以流化石英砂并同時(shí)開始加熱。當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)（700～850℃，間隔 50℃），開啟脈沖開關(guān)，使樣品瞬時(shí)注入高溫的流化介質(zhì)中，熱解氣體進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行連續(xù)檢測。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)至少3次。

圖1 微型流化床反應(yīng)器系統(tǒng)Fig.1 Scheme diagram of micro-fluidized bed reactor system

1.3 動(dòng)力學(xué)方法

樣品熱解過程中，在線質(zhì)譜儀記錄了產(chǎn)氣濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系，主要熱解氣體組分（H2、CO、CH4與CO2）的轉(zhuǎn)化率可以由式（1）計(jì)算得出

式中，x代表氣體組分的轉(zhuǎn)化率；t、t0和te分別代表反應(yīng)時(shí)間、初始反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)終止時(shí)間；φi代表產(chǎn)氣中i組分的體積分?jǐn)?shù)，%；qv是熱解氣的流量，L·min?1。

通常采用式（2）來描述生物質(zhì)熱解過程

式中，k(T)是反應(yīng)速率常數(shù)，等溫條件下為定值，基于Arrhenius公式的表達(dá)式如式（3）所示；f(x)代表反應(yīng)機(jī)理函數(shù)的微分形式。

式中，A代表指前因子，s?1；Ea代表表觀活化能，kJ·mol?1；R是氣體常數(shù)，8.314 J·mol?1·K?1；T代表反應(yīng)溫度，K。為準(zhǔn)確獲得氣體生成動(dòng)力學(xué)參數(shù)，本文采用積分法，并采用不同的模型對(duì)轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行擬合分析。積分法目前在計(jì)算氣固反應(yīng)表觀活化能、推斷最概然機(jī)理函數(shù)方面得到了廣泛的應(yīng)用[14,19]，具體表達(dá)式如下

式中，G(x)是反應(yīng)機(jī)理函數(shù)的積分形式?；谑剑?），不同溫度下通過擬合G(x)-t得到一條直線，直線斜率對(duì)應(yīng)k(T)，隨后根據(jù)式（5）作出ln[k(T)]-T?1曲線，通過擬合得到直線的斜率和截距就可以求出相應(yīng)的表觀活化能和指前因子。表4列出目前被廣泛用于求解氣固反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的19種機(jī)理函數(shù)。首先根據(jù)式（4）選取3個(gè)相關(guān)系數(shù)最高的機(jī)理函數(shù)，分別計(jì)算出相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，然后將計(jì)算結(jié)果回代入式（5）和式（4），獲得轉(zhuǎn)化率的計(jì)算值，通過計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值的比較，確定描述不同樣品熱解氣體生成的最概然機(jī)理函數(shù)。

表4 用于氣固反應(yīng)的典型機(jī)理函數(shù)Table 4 Typical mechanism functions using in gas-solid reactions

2 結(jié)果與討論

2.1 熱解氣體生成特性

圖2表示RH、Na-RH和Mg-RH熱解氣體在不同溫度下濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系，從圖中可以看出不同條件下氣體組分生成的起始、終止時(shí)間具有明顯差異。當(dāng)溫度較低時(shí)（700℃），CO2、CO開始生成時(shí)間要早于CH4和H2，當(dāng)溫度進(jìn)一步升高至850℃，RH、Na-RH和Mg-RH的氣體釋放順序的差異明顯縮小，4種氣體基本在同一時(shí)刻生成。

各種氣體組分的釋放時(shí)間差別，主要源于生成反應(yīng)發(fā)生的難易程度不同，其中CO2和CO的生成主要取決于生物質(zhì)熱解過程的脫羧反應(yīng)[20]，基團(tuán)斷裂所需能量較低。相較而言，H2生成主要源于自由基縮聚反應(yīng)和脫氫反應(yīng)，CH4生成主要由于—OCH3—與—CH2—基團(tuán)的斷裂，鍵能較高，導(dǎo)致其生成釋放相對(duì)滯后。隨著溫度升高，生物質(zhì)中不同基團(tuán)斷裂與轉(zhuǎn)化難易的差異縮小[21]，因而氣體的釋放差異也逐漸降低。此外，隨著溫度的升高，4種主要?dú)怏w組分釋放的強(qiáng)度明顯增加，其中H2、CO增加最為明顯，這是因?yàn)楦邷卮龠M(jìn)了熱解反應(yīng)的進(jìn)行，一些長鏈大分子化合物的化學(xué)鍵斷裂形成大量氣體小分子[22]。不論低溫還是高溫條件下，CO釋放的強(qiáng)度明顯高于其他氣體組分，這是因?yàn)榈練そY(jié)構(gòu)本身包含有大量的含氧官能團(tuán)，如羧基、羰基等[23]。通過上述分析可以看出4種氣體組分應(yīng)該具有不同的反應(yīng)機(jī)制和生成機(jī)理，各自對(duì)應(yīng)的表觀活化能亦不相同，進(jìn)而表現(xiàn)為釋放特性的差異。

2.2 AAEM對(duì)氣體轉(zhuǎn)化率的影響

由式（1）得到 4種氣體在不同條件下轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系，如圖3(a)、(b)所示。結(jié)果表明隨著反應(yīng)溫度的升高，熱解氣體組分釋放完成時(shí)間明顯縮短，說明高溫有利于熱解反應(yīng)的進(jìn)行。此外，在同一溫度條件下，負(fù)載鈉離子和鎂離子的樣品熱解氣體轉(zhuǎn)化率明顯變快，表明鈉離子、鎂離子對(duì)氣體的生成具有明顯的促進(jìn)作用[24-26]。對(duì)圖3(a)、(b)曲線微分處理，即為氣體生成的反應(yīng)速率，如圖4(a)、(b)所示，可以更清晰地觀察到相同溫度下鈉離子和鎂離子的添加導(dǎo)致了 4種氣體組分反應(yīng)速率增加，尤其是H2受鈉離子和鎂離子的影響較為明顯。

生物質(zhì)熱解過程中，添加離子可以與表面官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，以添加 Na+為例，通過式（6）和式（7），Na+與—COOH或—OH發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生COONa或—ONa，并伴隨H+的生成[27]，從而使生物質(zhì)基團(tuán)中的氫變成游離狀態(tài)，促進(jìn)H2的生成釋放。

圖2 熱解氣體組分的釋放特性Fig.2 Releasing characteristics of pyrolysis gases

此外，在生物質(zhì)熱解反應(yīng)過程中，Na+的存在亦被證實(shí)能夠促進(jìn)脫羰和脫羧反應(yīng)[8]，并對(duì)酮類化合物、醚鍵、甲氧基與含氧雜環(huán)的裂解也產(chǎn)生影響[28-30]，進(jìn)而影響CO和CO2的生成。在生物質(zhì)熱解過程中，Mg元素交替地在固相炭基體和氣相焦油自由基的活性位上成鍵和斷鍵，導(dǎo)致C—C連接位點(diǎn)出現(xiàn)Mg元素成為C—Mg鍵的連接形式，在一定程度上阻礙了聚合反應(yīng)的發(fā)生，抑制了焦油的形成[31]，促使小分子氣體的生成，因而Mg2+的添加同樣可以使4種氣體組分的反應(yīng)速率得到了不同程度的提高。

2.3 動(dòng)力學(xué)參數(shù)求解

將表4中19種機(jī)理函數(shù)分別代入式（4）中對(duì)時(shí)間t進(jìn)行線性擬合，針對(duì)每種氣體，篩選線性度最優(yōu)的3種機(jī)理函數(shù)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)求算，x擬合區(qū)間均在0.2～0.95，R2均在0.95以上。根據(jù)式（4）可以獲得對(duì)應(yīng)機(jī)理函數(shù)條件下k(T)值，對(duì)1/T進(jìn)行擬合，即獲得 4種熱解氣體組分在不同條件下的Arrhenius曲線，如圖5所示。擬合結(jié)果顯示所選擇的機(jī)理函數(shù)具有良好的線性度，R2均在0.95以上，說明選擇的機(jī)理函數(shù)來描述3種樣品熱解氣體的釋放行為是合理的。

圖3 鈉和鎂離子對(duì)氣體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率的影響Fig.3 Effect of Na+and Mg2+on conversion of product gases

表5列舉了選擇的機(jī)理函數(shù)擬合所獲得氣體析出動(dòng)力學(xué)參數(shù)。從表5可以看出，對(duì)于同一種樣品的相同氣體組分，3個(gè)機(jī)理函數(shù)得到的動(dòng)力學(xué)參數(shù)基本一致。將表5中的計(jì)算結(jié)果回代入式（5）和式（4），得到基于不同機(jī)理函數(shù)的轉(zhuǎn)化率計(jì)算值。不同機(jī)理函數(shù)計(jì)算值對(duì)氣體釋放過程描述的準(zhǔn)確程度根據(jù)式（8）進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果列于表5，其中OF最小的機(jī)理函數(shù)即被認(rèn)定為相應(yīng)條件下氣體生成的最概然機(jī)理函數(shù)。

圖4 鈉和鎂離子對(duì)氣體產(chǎn)物反應(yīng)速率的影響Fig.4 Effect of Na+and Mg2+on conversion ratio of product gases

式中，xcalc為氣體組分轉(zhuǎn)化率的計(jì)算值；N代表測試點(diǎn)數(shù)。據(jù)此可以看出，對(duì)于稻殼，H2的最概然機(jī)理函數(shù)為G(15)，CO和CH4的最概然機(jī)理函數(shù)為G(16)，CO2的最概然機(jī)理函數(shù)為G(3)；添加Na離子后，H2的最概然機(jī)理函數(shù)為 G(3)，CO、CH4和CO2的最概然機(jī)理函數(shù)為G(16)；添加Mg離子后，H2的最概然機(jī)理函數(shù)為G(3)，CO、CH4和CO2的最概然機(jī)理函數(shù)為G(16)，其OF均小于5%。

表5 不同樣品熱解氣體釋放動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 5 Kinetic parameters of gas releasing from pyrolysis of different samples

圖5 基于不同機(jī)理函數(shù)各氣體組分的Arrhenius曲線Fig.5 Arrhenius plots for major gas components based on different models

基于最概然機(jī)理函數(shù)，4個(gè)典型熱解氣體組分轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的擬合曲線如圖6所示。由圖6可以看出，最概然機(jī)理函數(shù)計(jì)算得到的轉(zhuǎn)化率曲線能夠較好地?cái)M合實(shí)驗(yàn)曲線。圖7表示根據(jù)最概然機(jī)理函數(shù)求得的各氣體組分的表觀活化能，可以看出鈉離子與鎂離子使得稻殼熱解生成4種氣體組分的表觀活化能均得到不同程度的降低，其中對(duì)CO生成反應(yīng)的表觀活化能影響最大，相比純稻殼分別降低了15.65%、25.83%，說明鈉離子、鎂離子有利于H2、CO、CH4和CO2的生成，這與2.2節(jié)分析結(jié)果一致。等溫條件下生物質(zhì)熱解氣體生成動(dòng)力學(xué)特性研究也有類似研究[32-33]，主要?dú)怏w組分生成表觀活化能與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有相同的數(shù)量級(jí)，遠(yuǎn)低于采用熱重分析方法獲得的非等溫條件下活化能[34-35]。相比于TGA，微型流化床能夠有效抑制氣體擴(kuò)散的影響，實(shí)現(xiàn)樣品在等溫條件下的熱解反應(yīng)[15,36]，所以生物質(zhì)在微型流化床中更容易熱解，求得的表觀活化能更低，更趨近于生物質(zhì)熱解反應(yīng)本質(zhì)動(dòng)力學(xué)特性。

圖6 Na-RH轉(zhuǎn)化率實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值的比較Fig.6 Comparison between experimental data and those predicted by models using Na as catalyst

圖7 基于最概然機(jī)理函數(shù)各氣體組分的表觀活化能Fig.7 Apparent activation energies for major gas components based on most probable mechanism functions

3 結(jié) 論

本工作采用微型流化床研究鈉離子與鎂離子對(duì)稻殼熱解氣體生成動(dòng)力學(xué)的影響，得到如下結(jié)論。

（1）反應(yīng)溫度、鈉離子與鎂離子對(duì)稻殼熱解4種氣體組分（H2、CO、CH4和CO2）的生成過程具有很大的影響，溫度的升高、鈉離子和鎂離子的添加能夠促進(jìn)氣體組分的平均反應(yīng)速率。

（2）采用積分法求解動(dòng)力學(xué)參數(shù)表明，鈉離子、鎂離子能夠極大地降低H2、CO、CH4和CO2生成的表觀活化能，其中CO的降幅最為明顯，相比純稻殼分別降低了15.65%、25.83%，證實(shí)鈉離子、鎂離子能夠促進(jìn)H2、CO、CH4和CO2的生成。

（3）通過氣體生成轉(zhuǎn)化率的計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值對(duì)比分析，對(duì)于不同樣品，相同氣體組分的最概然機(jī)理函數(shù)存在不同，說明在特定的條件下氣體生成反應(yīng)不同，此外用于描述不同氣體生成特性的最概然模型亦存在差別。

符 號(hào) 說 明

A——指前因子，s?1

Ea——表觀活化能，kJ·mol?1

f(x) ——反應(yīng)機(jī)理函數(shù)的微分形式

G(x) ——反應(yīng)機(jī)理函數(shù)的積分形式

k(T) ——反應(yīng)速率常數(shù)

N——測試點(diǎn)數(shù)

qv——熱解氣的流量，L·min?1

R——?dú)怏w常數(shù)，J·mol?1·K?1

T——反應(yīng)溫度，K

t,t0,te——分別為反應(yīng)時(shí)間、初始反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)終止時(shí)間

x,xcalc——分別為轉(zhuǎn)化率的實(shí)驗(yàn)值、計(jì)算值

φi——產(chǎn)氣中i組分的體積分?jǐn)?shù)，%

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Influence of AAEM on kinetic characteristics of rice husk pyrolysis in micro-fluidized bed reactor

GUO Feiqiang1,LIU Yuan1,GUO Chenglong1,DONG Yuping2
(1School of Electrical and Power Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou221116,Jiangsu,China;2School of Mechanical Engineering,Shandong University,Jinan250061,Shandong,China)

TQ 056.1

A

0438—1157（2017）10—3795—10

10.11949/j.issn.0438-1157.20170300

2017-03-27收到初稿，2017-06-29收到修改稿。

聯(lián)系人及第一作者：郭飛強(qiáng)（1985—），男，博士研究生，副教授。

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51406226）。

Received date:2017-03-27.

Corresponding author:GUO Feiqiang,fqguo@cumt.edu.cn

Foundation item:supported by the National Natural Science Foundation of China (51406226).