【正文】 油、 汽油等 )、 電、 熱 (或暖氣 )[7]。 研究現(xiàn)狀 以前人類(lèi)對(duì)生物質(zhì)能的利用基本上是以直接燃燒的方式利用它的熱量。 因此，研究生物質(zhì)燃料催化氧化燃燒技術(shù)十分必要。 以粉末狀的生物質(zhì)燃料 ， 如谷殼、 鋸末等為例 ， 由于常規(guī)的燃燒方式以空氣為氧化劑 ， 燃盡性能差 ， 以致 大量被浪費(fèi) [11]。 在我國(guó) ， 發(fā)展生物 質(zhì)燃燒技術(shù)既能緩解溫室效應(yīng) ， 又能充分利用廢棄生物質(zhì)資源 ， 改善或提高農(nóng)民的生活條件 ， 而且對(duì)現(xiàn)有的燃燒設(shè)備不需作較大改動(dòng) ， 因此具有明顯的社會(huì)意義與經(jīng)濟(jì)意義 ， 符合我國(guó)現(xiàn)階段國(guó)情和生物質(zhì)開(kāi)發(fā)利用水平 [7]。 在我國(guó) ， 生物質(zhì)在能源消耗中占有舉足輕重的地位 ， 它僅次于河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 3 煤而成為第二大能源 ， 在全部能源消耗中約占 20%， 特別是在農(nóng)村能源消費(fèi)中 ， 生物質(zhì)能約占生活用能的 70%， 占整個(gè)用能的 50%， 總量約有 6億 t用作能源 [1]。 因此 ， 開(kāi)發(fā)和尋找新的替代能源已成為人類(lèi)社會(huì)在 21世紀(jì)必須解決的重大課題 ， 生物質(zhì)能源可再生而不會(huì)枯竭 ，同時(shí)起著保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境的重要作用 ， 是未來(lái)最重要的替代能源之一。 按目前技術(shù)水平和 20xx年的開(kāi)采量計(jì)算 ,石油、 煤炭和天然氣分別可供開(kāi)發(fā) 41年、 192年和 67年 [9]。 167。生物質(zhì)燃料可稱(chēng)為清潔能源。 特點(diǎn)是溫室氣體的零排放 (因?yàn)樗?們參與大氣中的碳循環(huán) )， 硫的含量很低 ， 因此 SOx的排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤和重油 。 其中易燃部分主要是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素。 生物質(zhì)燃料的主要成分是木質(zhì)纖維素 ，由纖維素 、 半纖維 素和木質(zhì)素組成。 在眾多的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)中 ， 生物質(zhì)燃燒技術(shù)無(wú)疑是最簡(jiǎn)便可行的高效利用生物質(zhì)資源的方式之一 [7]。 由此可見(jiàn) ， 生物質(zhì)能在一些發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用較為廣泛。 歐盟規(guī)劃 20xx年可再生能源比例達(dá) 12%， 每年可替代 20xx萬(wàn)噸石油 ， 其中成本較低的生物質(zhì)能約占 80%。 目前在瑞典沙萊斯的種植面積已達(dá) 13萬(wàn) hm2， 每公頃一般種 [6]。 如禾本科作物如芒草 ， 單產(chǎn)可達(dá) 50～70t/hm2[4]， 丹麥、芬蘭、法國(guó)、 英國(guó)等國(guó)家已經(jīng)研究培育出了多種柳樹(shù)和雜交楊樹(shù) ， 美國(guó)小面積試驗(yàn)柳樹(shù)商業(yè)產(chǎn)量為 50t/hm2[5]。 我國(guó)每年僅農(nóng)作物秸稈 (稻稈、麥稈、 玉米稈等 )產(chǎn)量可達(dá) ， 人畜糞便 ， 薪柴年產(chǎn)量 (包括木材砍伐的廢棄物 )約為 [2]， 農(nóng)業(yè)加工殘余物 (稻殼、 蔗渣等 )約為 ， 城市生活垃圾污水中的有機(jī)物約為 億噸 ， 還有工業(yè)排放的大量有機(jī)廢料、 廢渣 ， 每年生物質(zhì)資源總量折合成標(biāo)準(zhǔn)煤約 2～ 4億噸 [3 ]。 生物質(zhì) 能 利用方式有 五 種 ： 一是熱利用 ， 主要是用于農(nóng)村柴灶提供生活能源和生物質(zhì)工業(yè)鍋爐提供蒸汽 ； 二是燃?xì)饫?， 主 要是利用生物質(zhì)能源產(chǎn)生沼氣、 生物質(zhì)氣化集中供氣 ， 主要是農(nóng)村用 ， 進(jìn)一步的發(fā)展方向是生物質(zhì)制氫 ； 三是生物質(zhì)發(fā)電 ， 主要包括沼氣發(fā)電、 生物質(zhì)氣化發(fā)電和直接燃燒發(fā)電 ； 四是液體燃料 ， 主要包括燃料乙醇、 生物柴油 ， 進(jìn)一步的發(fā)展方向是通過(guò)熱化學(xué)的方式氣化生產(chǎn)合成氣 ， 再用合成氣合成柴油或含氧燃料 (甲醇和DME等 )； 五是固體 燃料 ， 因?yàn)樯镔|(zhì)能的能量密度比較低 ， 不便于運(yùn) 輸 ，提高其密度具有現(xiàn)實(shí)意義。 生物質(zhì)包括林木廢棄物 (木塊、木片、木屑、樹(shù)枝等 )、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生 植物、油料植物、有機(jī)物加工廢料、人畜糞便及城市生活垃圾等。 生物質(zhì)能源 生物質(zhì) (biomass)是指有機(jī)物中除化石燃料外的所有來(lái)源于動(dòng)、植物能再生的物質(zhì)。 結(jié)論 .........................................................................................29 167。 物相分析過(guò)程 ...................................................................25 167。 物相分析 .................................................................................22 167。 熱重分析法原理 ...............................................................19 167。 以 KMnO4 為催化劑的初步熱失重分析 .........................17 167。 以 MnO2 為催化劑的初步熱失重分析 ............................. 9 167。 初步熱失重分析 ...................................................................... 8 167。 試驗(yàn)方法 .................................................................................. 7 第 3 章 催化氧化燃燒工藝研究 .......................................................... 8 167。 試驗(yàn)儀器 ........................................................................... 6 167。 試驗(yàn)材料 .................................................................................. 6 167。 研究現(xiàn)狀 ................................................................................. 3 167。 生物質(zhì)能源 ............................................................................. 1 167。當(dāng) MnO2 與生物質(zhì)燃料混合燃燒時(shí)，其自身的燃燒 程度相對(duì)其單獨(dú)燃燒時(shí)更充分 。 未經(jīng)煅燒的 MnO2 中可能含有 Mn、 gamma MnO epsilon MnO2。 結(jié)果表明，相同試驗(yàn)條件下 MnO2 催化效果相對(duì)好，是較好的催化劑。 采用熱重分析法，對(duì)鋸末這種生物質(zhì)燃料以空氣為氧化劑及以 MnO2 為催化劑的燃燒過(guò)程進(jìn)行 了 對(duì)比研究。 使用固相催化的辦法，是一種 新的途徑 。河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） I 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 生物質(zhì)燃料催化氧化燃燒新工藝研究 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） II 摘 要 將生物質(zhì)作為燃料使用，是可再生能源的有效利用途徑。然而直接燃燒的辦 法存在操作條件復(fù)雜、燃燒不充分等缺點(diǎn)。 本課題 采用 初步 熱失重分析法， 分別 測(cè)定 了 MnO2， Fe2O3， KMnO4 三種催化劑在不同溫度下 與不同 生物質(zhì)燃料 鋸末、玉米秸稈 混合 燃燒 時(shí) ，燃燒前后生物質(zhì)燃料質(zhì)量 的 變化。 采用 X 射線(xiàn)衍射分析法， 對(duì) MnO2 未 燃燒 、單獨(dú)燃燒及作為催化劑 燃 燒 三種 狀態(tài) 進(jìn)行了定性相分析 。以鋸末為生物質(zhì)燃料， 添加 MnO2 能顯著改善生物質(zhì)燃料的燃燒性能 ，降低生物 質(zhì)燃料的著火溫度，提高生物質(zhì)燃料的燃燒速度，使生物質(zhì)燃料的燃燒過(guò)程更集中 。經(jīng)高溫 煅燒后， MnO2 被還原為 Mn3O4，其自身起到氧化劑的作用，有助于生物質(zhì)燃料的燃燒。 關(guān)鍵詞 ：生物質(zhì)燃料，催化劑， 熱 重分析， X 射線(xiàn)衍射分析 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） III NEW TECHNOLOGY OF BIOMASS FUEL COMBUSTION BY CATALYST ABSTRACT It is an effective way of using renewable energy to use biomass as fuel. However, there are some disadvantages, such as plex operating conditions and inadequate bustion in the directburning method. The use of solid catalyst is a new way. In this thesis, primary thermogravimetic analysis has been used to determine the change of biomass fuel sawdust and straw which burning with catalysts of MnO2, Fe2O3 and KMnO4 at different temperatures. Thermogravimetic ana lys is has been used to research and pare the different bustion processes of sawdust burning with air and MnO2. Xray diffraction analysis has been used to do qualitative analysis of MnO2 when it is not burning, burning solely, and burning as catalyst. The results show that, the catalytic effect of MnO2 is better than the other, and it is a good catalyst. Biomass fuel sawdust bust with MnO2 can significantly improve the bustion performance of biomass fuel. Also, sawdust bust with MnO2 can reduce the ignition temperature of biomass fuel and make the bustion process more focused. MnO2 which is not burning may contain Mn, gammaMnO2, epsilonMnO2. After bustion at high temperature, MnO2 is deoxidized to Mn3O4. At the same time, MnO2 plays the role of oxidant and help biomass fuel to burning. MnO2 burning more fully when it bust with biomass fuel than it burning solely. KEY WORDS: biomass fuel, catalyst, thermogravimetic analysis, Xray diffraction analysis 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） IV 目 錄 第 1 章 前 言 ..................................................................................... 1 167。 研究目的與意義 ..................................................................... 2 167。 本課題研究的內(nèi)容 ................................................................. 5 第 2 章 試驗(yàn)材料與方法 ...................................................................... 6 167。 樣品采集 ........................................................................... 6 167。 試驗(yàn)試劑 ........................................................................... 6 167。 定性試驗(yàn) .................................................................................. 8 167。 初步熱失重分析原理 ........................................................ 8 167。 以 Fe2O3 為催化劑的初步熱失重分析 ............................13 167。 熱重分析 .............................................................