论文总字数：19827字

摘 要

生物甲烷过程是将低劣生物质预处理后，经微生物厌氧发酵产生含有50％左右的甲烷沼气，再提纯得到含量高于97%的甲烷，可替代天然气，用作化工原料以及交通燃料。对生物质转化甲烷的研究和推广对我国的长远发展起着至关重要的作用，并且是符合我国国情的重要举措。而在生物质制甲烷的转化中热值作为计算极限的基础物性数据需要我们进行准确的测量。

关于低劣生物质的高位热值和低位热值文献报道很多，最准确的方法就是实验测定。本文使用Parr 6400全自动氧弹量热仪来测定低劣生物质的燃烧热，从而直接得到所测样品的热值。此法准确、简便、实用，可用于大部分低劣生物质燃烧热的确定。此外，本文对生物质进行元素分析发现生物质中碳含量对生物质热值影响较大，碳含量越多生物质热值越高。同时建立五种模型预测热值，通过与实验值相比较选出最优模型。生物质的热重分析研究表明在氮气气氛下生物质的热解大致可以分为失水干燥阶段、热解过渡阶段、挥发分析出阶段和碳化阶段4个过程。

关键词： 生物质 热值 氧弹量热仪 燃烧

Calorific valuedetermination for some biomass combustion

Abstract

Biomass after the pretreatment produced 50% of methane by anaerobic fermentation in the biomethane process and then methane purified is higher than 97%, which can replace natural gas, and it is also used as chemical feedstock and transportation fuel. The research and promotion of biomethane conversion play an important role in the long-term development of our country, and it is an important measure to meet the national situation of our country. In the preparation of methane from biomass process, calorific value used for calculating the limit of the basic data must be made accurate measurements.

high calorific value and low calorific values of biomass are reported a lot. In this paper, we measured the heat of combustion of biomass by Parr 6400 full automatic oxygen bomb calorimeter, so we can directly obtain the calorific value of the sample measured. The method is accurate, simple and practical, and it can be used for the determination of the heating value of the most biomass. The element analysis of biomass can be found that the carbon content in the biomass had a great influence on the caloric value, the higher the carbon content, the higher the biomass calorific value.

At the same time, we establish five models to predict calorific value, and select the best model by comparing with the experimental values. The thermogravimetric analysis of biomass showed that the pyrolysis of biomass could be divided into 4 stages: dehydration drying section, transition section, volatile analysis and carbonization stage.

Keyword：Biomass, calorific value, oxygen bomb calorimeter, combustion

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.1.1热值的定义 1

1.1.2课题背景 1

1.2国内外生物质热值研究历史 3

1.2.1生物质热值国外研究历史 3

1.2.2生物质热值国内研究历史和发展现状 4

1.3课题研究内容和研究意义 7

1.3.1课题研究内容 7

1.3.2课题研究意义 7

第二章 实验部分 8

2.1热值测定实验 8

2.1.1实验原理 8

2.1.2 实验仪器 8

2.1.3样品处理和实验步骤 10

2.2元素分析实验 11

2.2.1实验原理 11

2.2.2实验仪器 11

2.2.2实验步骤 12

2.3热重分析 12

2.3.1实验原理 12

2.3.2实验仪器 12

2.3.3实验步骤 13

第三章 结果和讨论 14

3.1生物质的热值数据 14

3.2生物质的元素分析及热值预测 16

3.2生物质的热重数据分析 20

第四章 结论与展望 22

结论 22

展望 22

参考文献： 23

致 谢 26

第一章 绪论

1.1引言

1.1.1热值的定义

热值(calorific value)，又称卡值或发热量。

热值在燃料化学中是衡量燃料燃烧特性的重要指标。单位质量(或体积)的燃料完全燃烧时所放出的热量。热值有高热值(higher calorific value)和低热值(lower calorific value) 两种。高位热值是指燃料在完全燃烧时释放出来的全部热量，低位热值是指燃料完全燃烧，其燃烧产物中的水蒸汽以气态存在时的发热量，也称净热。固体燃料和液体燃料一般用J/kg；气体燃料一般用J/m^3作为燃料单位。准确使用微机量热仪、升降式微机全自动量热仪可以测试出生物质的热值。

1.1.2课题背景

作为一种可再生能源，生物质在能源的可持续性供应和温室气体排放控制等方面的优势使其成为未来替代能源的一种选择。生物质主要包含树木、农作物、水生植物、农林产物加工残渣、有机废弃物以及禽畜排泄物等。我国每年都会有约8亿吨农作物秸秆和40亿吨禽兽排泄物的低劣生物质，这是一笔巨大的可利用资源^[1]，这些低劣生物质对我国环境造成了严重的损害，其中的秸秆燃烧更是排放了大量的温室气体。我国农作物秸秆、禽畜粪便等低劣生物质排放位居世界第一，已成为国家最主要的污染源，形势严峻，亟需治理。据污染源普查数据显示，2010年畜禽养殖业的化学需氧量、氨氮排放量分别达到1184万吨和65万吨，占全国排放总量的比例分别为45%、25%^[2]，禽畜污染成为我国急需解决的污染问题。我国每年约有1.2亿吨的秸秆被随意丢弃和焚烧，这些无序燃烧的秸秆排放了大量的温室气体因此造成的PM2.5总量超过200万吨^[3]，这些低劣生物质的不合理利用不仅带来巨大的空气污染而且是对资源的巨大浪费。

我们可以通过一些工艺将低劣生物质为我们所需的能源，从而可以将生物质污染转化为生物质资源。我们所需能源类型和转化前生物质的类型决定了我们要

请支付后下载全文，论文总字数：19827字