Estudo das características cinéticas da pirólise e oxidação em baixa temperatura da biomassa

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摘要

A biomassa é suscetível à autoignição durante o armazenamento e transporte. Em pesquisas tradicionais sobre autoignição da biomassa, análises termogravimétricas/calorimétricas frequentemente utilizam amostras em pó, o que difere significativamente do estado real de armazenamento da biomassa. Além disso, os modelos cinéticos de reação existentes para biomassa têm baixa adaptabilidade na faixa de temperatura abaixo de 250 °C. Com base nisso, foi construída uma plataforma de teste para características de pirólise e oxidação em baixa temperatura da biomassa, realizando testes de perda de massa térmica em palha de arroz e casca de soja com diferentes tamanhos de partículas (partículas grandes originais, partículas de 2,0 mm e de 0,2 mm) sob diferentes atmosferas de oxigênio. Foram construídos modelos de pirólise-oxidação independente de componentes e modelos de pirólise-oxidação total, com otimização de parâmetros para permitir a previsão precisa do comportamento da pirólise e oxidação da biomassa na faixa de baixa temperatura. Os resultados indicam que a taxa de reação da biomassa aumenta significativamente com a temperatura, mas, quando a biomassa é consumida até certo ponto, o efeito do aumento da temperatura na aceleração da taxa de reação diminui gradativamente. Aumentar o teor de oxigênio pode acelerar a taxa de reação da biomassa, mas seu efeito é menor do que o impacto do aumento da temperatura; sob as mesmas condições de temperatura e teor de oxigênio, as partículas de 2,0 mm apresentam a maior taxa de reação, as amostras originais a menor, e as partículas de 0,2 mm ficam entre as duas; realizar experimentos com amostras de biomassa do tamanho original das partículas e construir modelos cinéticos específicos para autoignição da biomassa refletem melhor a situação real; o modelo de pirólise-oxidação total pode prever bem a perda de massa da palha de arroz e casca de soja de diferentes tamanhos de partículas sob diferentes teores de oxigênio com o aumento da temperatura, sendo adequado para prever reações de pirólise e oxidação da biomassa na faixa de baixa temperatura.

关键词

biomassa;pirólise em baixa temperatura;oxidação;cinética;tamanho de partículas;modelagem numérica

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