第30卷第4期太陽能學(xué)報(bào)vo.30,No.42009年4月ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICAApr.,2009文章編號(hào):02540095(200)040090生物質(zhì)熱反應(yīng)機(jī)理特性研究胡松,付鵬,向軍,孫路石,丘繼華,張軍營(華中科技大學(xué)煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢430074摘要:通過對不同生物質(zhì)在熱解以及不同氧含量下燃燒過程的研究,詳細(xì)探討了生物質(zhì)熱反應(yīng)機(jī)理。將OAWA分析方法和動(dòng)力學(xué)分析法結(jié)合計(jì)算得到固體樣品在熱反應(yīng)過程中的活化能分布特征進(jìn)而確定所對應(yīng)的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)機(jī)理。通過對纖維素?zé)峤膺^程的分析證明該方法的準(zhǔn)確性,并對不同生物質(zhì)在不同條件下熱反應(yīng)過程進(jìn)行全面分析。結(jié)果表明熱反應(yīng)過程可以分為兩個(gè)階段第一階段為揮發(fā)份釋放階段,動(dòng)力學(xué)基本上符合R即三維隨機(jī)成核和核增長(除棉桿在N2:OQ2=54:1條件下的反應(yīng));第二階段為焦反應(yīng)階段動(dòng)力學(xué)機(jī)理變化較大,而該變化與顆粒相的結(jié)構(gòu)有關(guān)其動(dòng)力學(xué)特征可以歸納為(1-a)”,n的取值與顆粒結(jié)構(gòu)特性相關(guān)關(guān)鍵詞:生物質(zhì);熱反應(yīng);0ZAWA方法;動(dòng)力學(xué)分析中圖分類號(hào):TQ3512文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A0前言min)來表征生物質(zhì)熱解過程。 Osvalda Senneca研究了3種生物質(zhì)在熱解、燃燒和氣化中的動(dòng)力學(xué)過程。目前全球能源消費(fèi)比例是煤約占12%天然氣他認(rèn)為焦的孔隙結(jié)構(gòu)對其后期的反應(yīng)性有直接關(guān)15%以及電力14%,與之相比的是生物質(zhì)能約占系,氧濃度對生物質(zhì)熱反應(yīng)過程有直接影響。Aylm14%現(xiàn)在發(fā)達(dá)國家對生物質(zhì)能利用日益關(guān)注,M等研究肉類的熱解過程,通過比較不同的動(dòng)力主要是因?yàn)樯镔|(zhì)是可再生能源以及具有C2零排學(xué)方程確定符合肉類熱解的最佳動(dòng)力學(xué)解釋放特性。生物質(zhì)能利用通常是借助熱化學(xué)轉(zhuǎn)化(熱以上表明對生物質(zhì)熱解燃燒或氣化過程動(dòng)力解、氣化和燃燒)來完成的。熱解、氣化和燃燒之間學(xué)的研究有各種各樣的分析結(jié)果。而生物質(zhì)物的主要區(qū)別在于反應(yīng)過程中氧濃度的不同。熱解是理/化學(xué)結(jié)構(gòu)多樣性更使得分析結(jié)論無明顯規(guī)律這在無氧條件下完成的,其主要產(chǎn)物是焦炭焦油和熱正是制約生物質(zhì)大規(guī)模使用的瓶頸。對生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)解氣;氣化則是在缺氧或可提供氧原子的氣化介質(zhì)化過程中動(dòng)力學(xué)規(guī)律的分析和總結(jié)是破解這一瓶頸條件下反應(yīng)生成氣化氣;燃燒是在氧濃度為2%條的關(guān)鍵。本文主要對我國典型農(nóng)業(yè)生物質(zhì)在熱重分件下完成的氣固反應(yīng)。析儀上進(jìn)行不同氧含量條件下反應(yīng)過程研究。提出近50年來研究者們】對生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)換過程一種基于 OZAWA法和動(dòng)力學(xué)評(píng)判的分析方法。通進(jìn)行了詳細(xì)研究。但很少有人對生物質(zhì)熱反應(yīng)進(jìn)行過對純纖維素?zé)峤膺^程的分析確定該方法的準(zhǔn)確系統(tǒng)探討。 Jaakko Jauhiainen等2研究了橄欖制油后性。然后對生物質(zhì)熱解及不同氧含量燃燒過程進(jìn)行廢棄物的熱解和燃燒過程,他們發(fā)現(xiàn)其熱解過程可研究,分別確定所對應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和動(dòng)力學(xué)機(jī)理。分為 holocellulose8和 lignin分解過程兩個(gè)部分。而燃燒過程中只是在上述反應(yīng)上加入了一個(gè)額外的焦反實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)過程,該反應(yīng)在揮發(fā)分還未釋放完就開始進(jìn)行所有的生物質(zhì)破碎至2m~1mm顆粒。所有同時(shí)在不同氧濃度下,廢棄物的動(dòng)力學(xué)參數(shù)與氧的試驗(yàn)均在德國 Bayreuth大學(xué)完成,元素分析和工業(yè)分壓成正比。而Anl和vahe等提出用反應(yīng)級(jí)分析在 Euro-CA300( HEKAtech,haly)和TGA-200數(shù)為一的三組分模型( hemicellulose, cellulose和lig(Nav中國煤化工關(guān)數(shù)據(jù)見表1。收稿日期:20071023CNMHG基金項(xiàng)目:國家高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)項(xiàng)目(00AO5708);新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目(NCET070835)通訊作者:胡松(193-),男博士、副教授、碩士生導(dǎo)師主要從事非催化氣固反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方面的研究。hmh30@163.c如太陽能學(xué)報(bào)卷豪1農(nóng)業(yè)生物質(zhì)工業(yè)分析及元囊分析f(a)與反應(yīng)機(jī)理有關(guān)。Table 1 Proximate and ultimate analysis21 OZAWA法OZAWA方法在計(jì)算活化能時(shí)無需提前確定反元素分析%(wt)工業(yè)分析/%(w)應(yīng)機(jī)理具體計(jì)算方法見參考文獻(xiàn)[1,12]。樣品[c][H[N[S][o]°ovFC22動(dòng)力學(xué)模型分析稻草38105250.8600255.7756866.7113.501411由TG和DTG數(shù)據(jù)可以確定動(dòng)力學(xué)參數(shù),但絕谷殼38455220.45-5:86.73612314%517.08大多數(shù)方法使用的前提條件是需要確定反應(yīng)機(jī)理棉桿4.85520.6-48676415.715.12270即f(a)。表2中列出15種符合氣固非催化反應(yīng)的注:由重量平衡原理相減得到。動(dòng)力學(xué)模型用以研究生物質(zhì)熱反應(yīng)過程,包括成核熱重試驗(yàn)在 EXSTARE( Seiko Instruments’Ja增長模型,擴(kuò)散模型、化學(xué)反應(yīng)模型、縮核模型等。pa)上進(jìn)行,樣品量在3~7m之間,盡量避免由于在確定(a)后,可使用c和Redm積分法來樣品堆積形成的擴(kuò)散影響。熱解氮?dú)饬髁繛?00m計(jì)算相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。由此可見,確定反應(yīng)機(jī)理是min(SIP),熱解溫度在30-900℃之間,加熱速率分準(zhǔn)確計(jì)算動(dòng)力學(xué)參數(shù)的第一步。在本研究中由于別為5、10和20Kmm。纖維素從Fuka購買,為白色AWA方法計(jì)算得到的活化能可較為公正的表征纖維狀固體顆粒,纖維長度從20-1m不等。不反應(yīng)特征,因此由方程(1)變形得:同氧濃度下的燃燒實(shí)驗(yàn)在升溫速率和樣品量上與熱解條件相同。氮?dú)馀c氧氣的比例分別為:4:1,29:1(m)=4和54:1為敘述方便將2:O2=∞(熱解),54:1,其中,q——升溫速率;A——指前因子;7—反應(yīng)29:1和4:1分別稱為反應(yīng)I,Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ。溫度;Ea— OZAWA方法計(jì)算得到的反應(yīng)活化2分析方法能分布(隨轉(zhuǎn)化率a改變)。對方程(3)轉(zhuǎn)化后有:生物質(zhì)反應(yīng)過程通?？山⑷缦路匠?h.)=M)+-)EA→Q(a)=A+F(T)其中,式中,a——可轉(zhuǎn)化部分的轉(zhuǎn)化率通常定義為:a=(mo-m, )/(mo- m,e(a)=In()A=l()其中,mm、m—分別為初始重量反應(yīng)t時(shí)刻EAwa)J重量和樣品灰含量。生物質(zhì)熱反應(yīng)過程中,函數(shù)F(T)=In[ exp(-RT表2通用固體反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程一覽明Table 2 Algebraic expressions of functions of the most commorreaction mechanisms operating in solid state reaction4. 5)反應(yīng)機(jī)理f(a)反應(yīng)機(jī)理f(a)化學(xué)反應(yīng)擴(kuò)散一級(jí)(C1)1一維傳遞(D1)級(jí)(c2)二維傳遞(D2)[-n(1-a)]三級(jí)(G3)三維傳遞(D)(1-a)2[1-(1-a)1/3級(jí)(C4)Ginstling- Brounshtein方程(D4)23)(1-a)1-(1-a)025級(jí)(C5)(1-a)Zuravley方程(D)(2/3)(1-a)[1-(1-a)0]相界面表面擴(kuò)散控制收縮核模型(S1)維(L)中國煤化工二維(L2)2(1-a)二維(RCNMHGIO(I-a)Ja三維(I3)3(1-a)231-a兒-hn(1-a)4期胡松等:生物質(zhì)熱反應(yīng)機(jī)理特性研究511方程(4)中f(a)有表2的15種可能,而當(dāng)究發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)前期發(fā)生主要是生成揮發(fā)性焦油反Q(a)/F(T)的斜率最接近1時(shí)所選擇得∫(a)最能應(yīng),而后期是產(chǎn)生輕質(zhì)氣體形成焦的反應(yīng)。這一結(jié)代表該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征,進(jìn)而可以計(jì)算出所對應(yīng)論與本研究得到的結(jié)果非常接近,從而確定該方法的另一個(gè)動(dòng)力學(xué)參數(shù)—指前因子。的有效性。通過動(dòng)力學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)纖維素在反應(yīng)前3結(jié)果與討論期符合G即1/3級(jí)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,而在后期符合L1即一維有限表面反應(yīng)機(jī)理。31纖維素?zé)峤鈩?dòng)力學(xué)分析32生物質(zhì)的熱反應(yīng)過程表觀分析圖1給出纖維素在不同加熱速率下的熱解過圖3給出的是不同生物質(zhì)在不同氧含量條件下程。正如其它研究者所表述隨著加熱速率增加熱的da/dT曲線。從圖中可以明顯看到在有氧條件解最大速率所對應(yīng)的溫度升高。研究表明熱解最大下生物質(zhì)熱反應(yīng)呈現(xiàn)兩個(gè)峰。第一個(gè)峰隨氧含量的速率隨著加熱速率增加而增加。變化并不明顯這主要反映的是生物質(zhì)內(nèi)部揮發(fā)份釋放部分。第二個(gè)峰隨氧含量不同而呈現(xiàn)明顯的改00255k/min變。當(dāng)氧含量降低時(shí)第二個(gè)峰強(qiáng)度逐漸降低,在熱解階段第二個(gè)峰基本上完全消失。而且第二個(gè)峰的OK/min溫度區(qū)間也隨著氧含量降低而逐漸向高溫區(qū)擴(kuò)展。這一點(diǎn)說明氧含量對生物質(zhì)熱反應(yīng)過程的影響主要500550存在于焦的反應(yīng)階段。00120010圖1纖維素?zé)峤膺^程a和da/dT曲線N2O=41Fig. I a and da/dT curves of cellulose pyrolysisNO=291N20=541但圖1中顯示的(da/dT)隨加熱速率增加而NrO=oo即(m-m)數(shù)值增加而造成的應(yīng)組分增加,降低。這是由于隨加熱速率增加,可反應(yīng)組分增加000030050070090011001300T/Kda/dT=Id(m, -m_)/dT0012通過QAWA方法計(jì)算得到的活化能分布見圖2。N2:04:N2O=290.00409050m00-100100012圖2纖維素?zé)峤膺^程 OZAWA計(jì)算結(jié)果Fig 2 OZAWA calculation result of cellulose pyrolysis0008由圖可見,在大部分反應(yīng)階段(a=0.1-0.9),NO=2910004NO=541活化能非常均勻且等于210kJ/mol。在反應(yīng)后期,即a>09以后,活化能變?yōu)?50kJ/ molo vadim mamleev00005007009001l001300等9研究纖維素?zé)岱纸膺^程時(shí)發(fā)現(xiàn)纖維素?zé)峤馐怯蓛蓚€(gè)有高活化能的競爭反應(yīng)組成的(E和E)。中國煤化工程d7曲線E和E分別生成揮發(fā)性焦油和輕質(zhì)氣體,E在CN MH Biomassesunder different thermo-reactions190~200kJ/moM,而E約在250kJ/ml他們通過研512太陽能學(xué)報(bào)30卷3.3生物質(zhì)的熱反應(yīng)過程機(jī)理研究由此可見,在揮發(fā)份釋放階段,少量氧的存在可能會(huì)圖4給出了生物質(zhì)在不同熱反應(yīng)過程中的活化抑制反應(yīng)的進(jìn)行,造成反應(yīng)Ⅱ活化能升高。能分布?？梢钥吹?所有生物質(zhì)的活化能基本上可表3生物質(zhì)熱反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析一覽以分為兩部分:一部分在轉(zhuǎn)化率為01~06的區(qū)間Table 3 Mechanism analysis result內(nèi),而另一部分為060~098(熱解過程除外)。不of different biomass thermo-reactiong同生物質(zhì)的分界點(diǎn)略微不同,稻草為0.62,谷殼為反應(yīng)指前因子活化能060,而棉桿為065。第一部分是揮發(fā)份釋放區(qū)域,機(jī)理g1對應(yīng)的DG上第一個(gè)峰。這時(shí)可以看到隨著氧含R6.44xl0量的不同,活化能分布呈現(xiàn)少許變化。在第一部分,L3.71×102通常是反應(yīng)Ⅱ的活化能最高。在第二反應(yīng)區(qū)域即褶9=4:1R2.8×102L3.50×102213焦的熱反應(yīng)過程活化能變化非常明顯。在該反應(yīng)草N:Q=29:1R5.02x102階段,反應(yīng)I的活化能最髙。NO=541稻章N:0=4:1R6.36×102c35.16×10yR25.78×10N2:O2R2649×10100谷L1.40×103R22.40x10P000204c31.45×103N2:O2R7.76×101R894×10P2棉N2O2=29:1桿N2:O2=21sl9.11x10N02=s4:1C18.74x|0c31.98×10N2O=541注:*平均活化能。對于反應(yīng)I(熱解)和Ⅳv(燃燒)過程,稻草第二階段反應(yīng)機(jī)理均屬于L即一維表面限制擴(kuò)散。對于熱解而言第二部分實(shí)際上是半焦揮發(fā)份釋放過NO=291程,屬于大分子基團(tuán)斷裂。而對于燃燒過程第二部02040.60810分是焦的燃燒。其在第二階段反應(yīng)過程中活化能都有一個(gè)明顯的升高特征。這種現(xiàn)象可能與兩種因素圖4生物質(zhì)在不同熱反應(yīng)過程中的活化能分布相關(guān)。一是樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性;二是物理結(jié)Fig 4 Activation energy distribution of構(gòu)特征。分析反應(yīng)Ⅱ和Ⅲ可以發(fā)現(xiàn),在焦的反應(yīng)區(qū)different biomass under different thermo-reactiong間,其反應(yīng)機(jī)理屬于C3,即3級(jí)化學(xué)反應(yīng),而活化能TYL中國煤化工,町進(jìn)行比較而反應(yīng)氣氛上的CNMH同這一現(xiàn)象。因低。對其它兩種生物質(zhì)研究過程中也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象。此造成反應(yīng)機(jī)理不同的唯一原因應(yīng)該是物理結(jié)構(gòu)特4期胡松等:生物質(zhì)熱反應(yīng)機(jī)理特性研究513征,即在反應(yīng)的第一階段,由于氣氛的不同造成半焦通過對纖維素?zé)峤膺^程的分析證明該方法的準(zhǔn)確顆粒結(jié)構(gòu)特征上的不同,進(jìn)而影響到第二階段焦的性;反應(yīng)。2)不同生物質(zhì)在不同氧含量熱反應(yīng)過程表明,谷殼與稻草相比較而言兩者活化能分布的演有氧條件下生物質(zhì)熱反應(yīng)呈現(xiàn)兩個(gè)峰。氧含量對生化特征有明顯不同,但動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果表明兩者之物質(zhì)熱反應(yīng)過程的影響主要存在與焦的反應(yīng)階段;間的動(dòng)力學(xué)特征非常相似。除了反應(yīng)I第二階段屬3)對生物質(zhì)的動(dòng)力學(xué)機(jī)理分析表明,熱反應(yīng)過于C3外,其它基本上與稻草動(dòng)力學(xué)特征一致。谷殼程可以分為兩個(gè)階段第一階段動(dòng)力學(xué)基本上符合在反應(yīng)I(熱解)第二階段時(shí)活化能升高非常劇烈,R即三維隨機(jī)成核和核增長(除棉桿的反應(yīng)Ⅱ情這說明在熱解后期谷殼半焦顆粒物理結(jié)構(gòu)對熱解過況);第二階段動(dòng)力學(xué)機(jī)理變化較大?？偟膩碚f第程影響非常大。結(jié)合谷殼的工業(yè)分析(見表1)可以二階段動(dòng)力學(xué)變化是由于顆粒相的結(jié)構(gòu)所引起的,發(fā)現(xiàn)其灰含量非常高而揮發(fā)份含量最低,因此半焦其動(dòng)力學(xué)特征可以歸納為(1-a)”,而n的取值與顆粒結(jié)構(gòu)可能很過于復(fù)雜或灰包殼的形成抑制半焦顆粒結(jié)構(gòu)特性相關(guān)。反應(yīng)。棉桿的活化能分布特征與谷殼和稻草均不太相[參考文獻(xiàn)同。棉桿的揮發(fā)份相比較其它兩種生物質(zhì)而言含量[1] gvalda senneca. Kinetics of pyrolysis, combustion and g最高而灰含量最低。這時(shí)發(fā)現(xiàn)除反應(yīng)I外,其它3ification of three biomass fuels[J]. Fuel Procesing Technolo-種熱反應(yīng)過程的動(dòng)力學(xué)分布變化較小。棉稈在反應(yīng)g,2007,88:87-97I的第二階段活化能變化劇烈這與其高揮發(fā)份低2) Jaakko Jauhiainen, Conesa Juan A,Rlrt,a.K灰分特征不符。這說明在本研究中所探討的動(dòng)力學(xué)netics of the pyrolysis and combustion of olive oil solid we模型均不能很好地描述棉稈在熱解過程中的第二階(3]燦ymM,ca, Murilo m b,d, Kinetic stuby o mea段反應(yīng)特征。其它實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力學(xué)分析表明,棉稈反and bone meal pyrolysis: An evaluation and comparison o應(yīng)Ⅲ的第二階段屬于S1反應(yīng)機(jī)理,而其它兩種生different possible kinetic models[ J]. J Anal Appl Pyrolysis物質(zhì)在該階段均屬于C3反應(yīng)機(jī)理。實(shí)際上S1和005,74:445-453C3均可認(rèn)為是(1-a)“的動(dòng)力學(xué)原理而有研究表[4] Varhegyi G, Antal M J, Jakab e,etl. Kinetic modeling of明mn的取值與顆粒結(jié)構(gòu)特性相關(guān)。反應(yīng)Ⅱ的第biomass pyrolysis[J]. J Anal Appl pyrol一階段屬于C1,這一點(diǎn)和其它所有生物質(zhì)在所有反73-87應(yīng)條件下得到的動(dòng)力學(xué)機(jī)理均不同,造成該現(xiàn)象的58 ruis WJ, Von Scal C, Stuckia S,sal. Gasification具體原因還未弄清。值得注意的是,雖然棉桿在反應(yīng)I條件下活化能在第一和第二階段的變化較大,tural phenomena[J]. Chemical Engineering Science, 200257:3581-3592但其均遵循R反應(yīng)機(jī)理。[6] Safi M J, Mishra IM, Prasad B. Global degradation kinetics總的來說第一階段動(dòng)力學(xué)基本上符合R即of pine needles in airi J]. Thermochimica Acta, 2004, 412三維隨機(jī)成核和核增長(除棉桿的反應(yīng)Ⅱ情況);第15-162二階段動(dòng)力學(xué)機(jī)理變化較大有的符合L即一維有[7] Mermoud F, Salvador l s, Van De steene,e. Influence限表面反應(yīng),有的符合C3即三維化學(xué)反應(yīng),少量符of the pyrolysis heating rate on the steam gasification rate of合Sl即縮核模型?？偟膩碚f第二階段動(dòng)力學(xué)變化rge wood char particles[J].Fuel, 2006,85: 1473-1482是由于顆粒相的結(jié)構(gòu)所引起的,其動(dòng)力學(xué)特征可以8] Muller-hagedon M, Bockhom H,KhL. Investigation of歸納為(1-a),而n的取值與顆粒結(jié)構(gòu)特性相關(guān)。of three wood species as initial step incombustion of biomasa[ J]. Proceedings of the Combustion In結(jié)論te,2002,29:399406[9]中國煤化工pwYo., Kinetic1)將 OZAWA分析方法和動(dòng)力學(xué)評(píng)判法結(jié)合可以計(jì)算得到固體樣品在熱反應(yīng)過程中較為準(zhǔn)確的CNMH Gion o cellulose:Theange at the rate lmtanonLJJ. J Anal Appl Pyrolysis動(dòng)力學(xué)分布特征,并確定所對應(yīng)的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)機(jī)理。200,80:141-150514太陽能學(xué)報(bào)30卷10] Magin Lapuerta, Juan Jose Hemandea, Joaqun Rodrguezkinetics of pyrolysis of rice husk[ J]. Themochimics ActaKinetics of devolatilisation of forestry wastes from thermo-203,406:1-7gravimetric analysis[J]. Biomase and Bioenergy, 2004, 27: [15] Barea A G, Ollero P. An approximate method for solving gas-385-391solid non-catalytic reactions[ J]. Chemical Engineering Sc[11] Ozawa T. A new method of analyzing themmogravimetric'dataence,2006,61:3725-3735[J. Bull Chem Soc Jpn,1965,38:188-1886[16] Antal M J, Vartegyi G, Jakab E. Cellulose pyrolysis kinet-[12] Hu Song, Andreas Jess, Xu Minhou. Kinetic study o Chia: revisited [ J]. Ind Eng Chem Res, 1998, 37: 1267nese biomass slow pyrolysis: Comparison of different kinetic75models[J]. Fuel, 2007, doi: 10.1016/j fuel. 2007.02.03. [17]Mangu V E, Sabio E. Thermogravimetric study of the pyroly[13] Hu Ronghu, Shi Qizhen. Thermal analysis kinetics[Msis of biomass residues from tomato processing industry[J]Science Preee, BeiFuel Process Technology, 2006, 87: 109-115.[14] Vlaev L T, Markovska I G, Lyubchev LA.Non-isothermalSTUDY ON THE BIOMASS THERMO REACTIVITY MECHANIMHu Song, Fu Peng, Xiang Jun, Sun Lushi, Qiu Jihua, Zhang JunyingState Koy laboratory Cool Combution, Huahong Uninersity d saiano& Tochnology, Whan 430074, China)Abstract: Different thermal reactions of several biomasses were described in this paper to study the thermal reactionmechanism of biomasses. A new method combined the OZAWA method with mechanism analysis was used to calculate activation energy distribution and decided the different thermal reactions mechanism of. Cellulose pyrolysis was analyzed bythis method and the analytical results show a satisfied precision. Different biomasses, such as rice husk, rice straw andcotton straw, were chose to study thermal reactions with different oxygen contents. The results show that thermal reactioncan be divided into two parts. The first part of thermal reactions is release process of the volatiles. The dynamics in thefirst part coincides with the mechanism R2 which is three-dimension Randon nucleation and nuclei growth(except onecondition, cotton straw combustion under N2: 02=54: 1 atmosphere). The second part is char reaction process. Themechanisms of this part changes obviously. This kind of change is caused by physical structure of char particle.Themechanism of this part could be expressed by(1-a), n is related with physical structure of char particleKeywords: biomass; thermal reaction; OZAWA method; dynamical mechanism analysis中國煤化工CNMHG