生物質(zhì)成型燃料的熱重分析及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

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1、82新能源進(jìn)展第3卷了加快我國(guó)生物質(zhì)成型燃料規(guī)?；眠M(jìn)程，開發(fā)氛下的熱解反應(yīng)特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：木耳多種生物質(zhì)成型燃料利用形式、研發(fā)高效的生物質(zhì)在空氣氣氛下的熱解失重特性表現(xiàn)為兩步反應(yīng)機(jī)成型燃料燃燒設(shè)備，研究生物質(zhì)成型燃料的熱反應(yīng)理，而在N2氣氛下表現(xiàn)為一步反應(yīng)機(jī)理。[6-8]特性具有重要意義。本文采用楊木、松木和玉米秸稈的成型燃料為熱重分析具有簡(jiǎn)單、方便、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，被廣樣本，對(duì)其在不同升溫速率、不同氣氛下的熱特性泛用于研究物質(zhì)熱解及氧化反應(yīng)過程，也是動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析，旨在研究反應(yīng)氣氛、反應(yīng)

2、物類型和加[9]特性研究的重要手段。劉偉軍等利用熱分析技術(shù)，熱速率對(duì)熱反應(yīng)機(jī)理的多重影響規(guī)律，并提出了動(dòng)分別對(duì)6種生物質(zhì)粉末的燃燒特性進(jìn)行研究，給出力學(xué)模型用以描述空氣氣氛下的熱反應(yīng)機(jī)理。[10]其燃燒特性規(guī)律性的結(jié)論和應(yīng)用建議。胡松等以1實(shí)驗(yàn)熱分析為基礎(chǔ)，對(duì)不同生物質(zhì)的熱解及其在不同氧含量氣氛下燃燒過程進(jìn)行研究，探討了生物質(zhì)熱反1.1實(shí)驗(yàn)樣品[11]應(yīng)機(jī)理。賴艷華等基于熱重分析對(duì)秸稈類生物質(zhì)實(shí)驗(yàn)選用由螺旋擠壓式成型機(jī)生產(chǎn)的棒狀成型的熱解行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，分析了加熱速度、溫燃料，成型的生物質(zhì)分別為楊

3、木、松木和玉米秸稈。度、加熱時(shí)間對(duì)其熱解過程的影響，并建立了北方實(shí)驗(yàn)前將三種成型燃料粉磨，取過篩60目的細(xì)小顆[12]典型秸稈類生物質(zhì)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。宗若雯等粒，并進(jìn)行干燥處理，干燥后燃料的工業(yè)分析、元通過熱分析儀器對(duì)典型干雜食品類在空氣和N2氣素分析結(jié)果及低位發(fā)熱量見表1。表1三種生物質(zhì)的工業(yè)分析和元素分析結(jié)果Table1Proximateandultimateanalysisofthethreebiomassmaterials?1BiomassQnet,ad(kJ·kg)Mad(%)Aad(%)

4、Vad(%)FCad(%)Cad(%)Had(%)Oad(%)Nad(%)Sad(%)Cornstalk158008.5914.662.6614.0939.796.9039.150.951.16Pine190455.610.2873.4216.3649.185.8344.670.020.02Poplar185002.630.6480.8415.8845.318.5244.570.250.951.2試驗(yàn)設(shè)備和方法發(fā)分析出階段和殘?zhí)糠磻?yīng)階段。N2氣氛中的TG曲實(shí)驗(yàn)采用由美國(guó)TA公司生產(chǎn)的SDT-Q600線

5、在第二階段反應(yīng)之后變化較為緩慢，而空氣氣氛TG-DSC聯(lián)用分析儀（SimultaneousTG-DSC）。實(shí)中的TG曲線又進(jìn)入一個(gè)新的明顯失重階段，由圖2驗(yàn)氣氛分別為空氣和N2，氣流量為100ml/min，分和圖3可知，最終空氣氣氛中生物質(zhì)樣品的剩余量別在10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min四僅為0.3wt%左右，而N2氣氛中的剩余量約為個(gè)升溫速率下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)溫度從室溫至800℃，20wt%，且空氣氣氛下的揮發(fā)分析出速率明顯高于實(shí)驗(yàn)選取試樣質(zhì)量控制在10±1mg范圍內(nèi)。N

6、2氣氛。從DTG曲線可以看出，空氣氣氛中的DTG曲線出現(xiàn)兩個(gè)較為明顯的失重峰，而N2氣氛中僅存2實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析在一個(gè)明顯的失重峰。產(chǎn)生上述差異的原因是由于空氣氣氛中存在一定濃度的氧氣，會(huì)引起木質(zhì)素分2.1熱解氣氛的影響解產(chǎn)物炭的氧化燃燒，同時(shí)由于該反應(yīng)屬于放熱反圖1和圖2為楊木在N2和空氣氣氛下的TG和應(yīng)，放出的熱量會(huì)加快木質(zhì)素的裂解，更多分解產(chǎn)DTG曲線。生物質(zhì)在空氣中進(jìn)行的熱反應(yīng)過程與在物燃燒失重，因此空氣氣氛中TG曲線在第三階段N2氣氛中存在較大差異。N2氣氛中，生物質(zhì)發(fā)生的的失重明顯比N2氣氛

7、中高。熱反應(yīng)主要是熱分解反應(yīng)，TG曲線有兩個(gè)失重階段：水分析出階段和揮發(fā)分析出階段。由于木質(zhì)素2.2生物質(zhì)種類的影響的熱穩(wěn)定性較半纖維素和纖維素更高，在揮發(fā)分析各種生物質(zhì)中揮發(fā)分、固定碳等組分的含量不出階段首先是纖維素和半纖維素分解，隨著溫度升同，其在空氣氣氛下表現(xiàn)出不同的反應(yīng)活性。由圖[13]高至400℃之后，主要是木質(zhì)素的分解?？諝鈿?可以看出，楊木的總失重量為99.8wt%，松木為氛中，TG曲線有三個(gè)失重階段：水分析出階段、揮99.5wt%，而玉米秸稈為86.2wt%。DTG曲線中，三第3卷第2

8、期新能源進(jìn)展Vol.3No.22015年4月ADVANCESINNEWANDRENEWABLEENERGYApr.2015文章編號(hào)：2095-560X（2015）02-0081-07*生物質(zhì)成型燃料的熱重分析及動(dòng)力學(xué)研究?蔣紹堅(jiān)，黃靚云，彭好義，唐富強(qiáng)，姚昆（中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)沙410083）摘要：對(duì)三種生物質(zhì)成型燃料在不同氣氛下和不同升溫速率下進(jìn)行熱重實(shí)驗(yàn)，研究反應(yīng)條件對(duì)生物質(zhì)成型燃料失重特性的影響規(guī)律，并對(duì)其空氣氣氛下的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分