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生物质三组分混合热解耦合作用研究

　　摘要：利用热重分析仪，研究不同比例混合的生物质三组分（纤维素、半纤维素和木质素）的热解过程，并将计算热失重曲线与实验热失重曲线进行对比研究，探讨热解过程中三组分之间的相互作用。结果表明：纤维素对半纤维素的热解无明显作用，而足量的纤维素能减少木质素的固体残渣产率；半纤维素能增大纤维素的主要热解温度区间，使纤维素的失重峰向高温侧移动和降低纤维素的失重速率，但对木质素无明显作用；木质素能降低纤维素的失重速率，且较多的木质素能增大半纤维素的失重速率。生物质混合样品的动力学分析结果进一步验证了三组分之间的相互作用。

　　0引言

　　随着日益严重的能源危机，生物质能开发已得到世界各国的高度关注。木质纤维素类生物质能的利用方式主要为气化、燃烧和热解等，而热解技术因能得到气、液和固态三相产物，得到了广泛关注[1]。木质纤维素类生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，3种组分不同的热解性能导致生物质整体热解较为复杂，如部分重叠的热解温度区间和部分相同的热解产物使三组分在热解过程中存在相互耦合的影响[2]。许多学者对此开展了研究，如杨海平等[3]通过热重分析方法（TGA）认为生物质三组分之间并无明显的相互作用；王刚等[4]认为木质素和半纤维素的存在能影响纤维素的热解；李小华等[5]通过热重法分析认为木质素可促进纤维素的热解；刘倩等[6]利用热重红外（TG-FTIR）联用对生物质三组分进行研究，得到327℃之前木质素与半纤维素的相互作用较为明显，327℃之后半纤维素与纤维素的相互作用较为明显的结论；Couhert等[7]认为单组分热解的气体产率之和与生物质热解气体产率并不相同；Worasuwannarak等[8]研究发现纤维素和木质素的相互作用能提高生物油的产率；吴石亮等[9，10]研究发现纤维素与半纤维素之间的相互作用提高了半纤维素热解产物