从生物质的热解原理出发,以木屑为原料,使用热重分析方法研究了木屑的热解特性,并基于能量平衡对热态铜渣耦合生物质余热利用系统进行热力学分析。根据实验结果,木屑在热解终温分别为400、500、600、700、800℃时热解需热量分别为335、373、430、513、643 k J/kg。随着热解温度的升高,铜渣余热利用率逐渐增加,在800℃的热解温度下,铜渣余热利用率达86.78%。1 250℃的铜渣冷却至常温余热量达1 574.26 k J/kg,在热态铜渣耦合木屑反应体系中,气化1 kg的木屑只需1.92 kg的铜渣,系统的热损失为37.07%,能量转化率达69.46%,可产生热值为13 319 k J的可燃气。针对铜渣富含碱金属并含有大量余热的特点,铜渣耦合生物质制备可燃气具有很大的工业应用前景。
以铜渣作为甲烷二氧化碳重整的催化剂及热源,考察其催化重整活性,并对铜渣进行了XRD,SEM,BET,H2-TPR分析表征。实验结果表明,铜渣在高温段具有较高的催化活性,当铜渣温度为1 200℃时,甲烷、二氧化碳转化率分别为87.5%和85.2%。同时,对铜渣催化甲烷二氧化碳重整进行了热力学及动力学分析,得出铜渣从1 200℃降至600℃过程中余热利用率为22.93%,铜渣催化该重整反应的活化能为213.90 k J·mol^(-1),反应速率常数k=2.19exp(-213.90/RT)。
