[发明专利]基于热重实验的单峰可燃物热解反应机理模型确定方法

说明书

本发明提供了一种基于热重实验的单峰可燃物热解反应机理模型确定方法，包括：使用model‑free方法求解单峰可燃物的活化能；使用model‑fitting方法求解各假设的热解反应机理模型的活化能，匹配单峰可燃物最有可能的热解反应机理函数g(α)；通过Masterplots方法验证g(α)选取的可靠性；根据确定的反应机理函数g(α)，重构模型，得出单峰可燃物最终的反应机理函数。本发明的有益效果是：提高了活化能求解的精度，提高了单峰可燃物反应机理函数求解的可靠性，以实验数据为基础，重构了反应机理函数，能够真实的反映出可燃物的热解过程和特性。

技术领域

本发明涉及能源处理领域，尤其涉及一种基于热重实验的单峰可燃物热解反应机理模型确定方法。

背景技术

随着能源危机的加剧，有效、合理、科学地利用和开发能源已经成为一种趋势。热解作为一种将固体物质受热分解为多种气体、液体和炭等多种形式产物的技术，被广泛使用，在能源利用方面被寄予厚望。例如，DOI为https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.06.127的论文“Insights into pyrolysis and co-pyrolysis oftobaccostalk and scrap tire:Thermochemical behaviors,kinetics,and evolvedgasanalysis”指出生物质是最丰富的可再生能源来源之一，其形式多种多样，如木材废料、能源作物、水生植物、农作物及其废料和城市废物。同时， DOI为https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.05.148的论文“Kinetic model and parameters studyoflignocellulosic biomass oxidative pyrolysis”指出热解动力学参数特别是热解反应机理函数是模拟工业过程燃烧的关键，它对正确的设计和产品收率控制具有重要意义。

但大多数的热解反应机理函数求解是单一的模型匹配方法，匹配的反应机理模型函数可能并不能完全适用于实际的热解反应中。因此，有些学者适用优化算法，比如遗传算法，粒子群优化算法等对热解反应动力学进行优化，但这些优化算法需要复杂的编程，不便于检验；工作量大；对计算机的计算能力要求高等特点。因此，必须在实验数据的基础上，在求解炭化单峰可燃物的热解动力学参数和反应机理函数之后，对其重构模型。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于热重实验的单峰可燃物热解反应机理模型确定方法。炭化可燃物大部分都是高聚物，它们的热解是很复杂的物理化学过程。但目前的固体热解研究中，往往使用模型匹配方法，对于任何一种未知的固体热解，都匹配已知的反应机理函数。这种方法在活化能上能够使未知的固体热解与已有的反应机理模型函数具有一致性，但并不能真实地反映热解过程。因此，对固体热解有重构模型的必要。通过本发明所述基于热重实验的单峰可燃物热解反应机理模型确定方法提高了活化能求解的精度，提高了单峰可燃物反应机理函数求解的可靠性，以实验数据为基础，重构了反应机理函数，能够真实的反映出可燃物的热解过程和特性。该基于热重实验的单峰可燃物热解反应机理模型确定方法主要包括以下步骤：

S1：选定一种单峰可燃物进行热解，分别采用FWO方法、advancedisoconversional方法和微分形式求解方法求解该单峰可燃物的活化能，将三者的平均值作为该单峰可燃物的最终活化能；

S2：使用CR方法求解各种热解反应机理函数的活化能；

S3：将步骤S1中得到的单峰可燃物的最终活化能与步骤S2中的多个活化能进行对比，找到与所述单峰可燃物的最终活化能最接近的若干活化能对应的热解反应机理函数；

再采用Masterplots方法验证所述若干反应机理函数的可靠性，将最满足公式(7)的反应机理函数确定为单峰可燃物热解反应机理函数：