煤（méi）與生物質（zhì）（稻秸稈）共（gòng）熱解反應及動力學分（fèn）析二

發布日期：2017-08-07發布人：17c一起官网（kè）能源（yuán）機（jī）械點擊次數：0

三實驗結果與剖析

1 生物質（zhì）（稻秸稈）與煤單獨實驗結果（guǒ）及剖析

對生物質及煤的熱重實驗已有很多學者研討過[9-12]。本次實驗主要用來作比照實驗。

圖1 稻秸稈、褐煤和無煙煤熱解曲線

圖1為三種（zhǒng）樣品（pǐn）單獨熱解的（de）TG和DTG曲線。由圖（tú）可知（zhī），稻秸杆在50℃以上由（yóu）於枯（kū）燥和水剖析出開端明顯（xiǎn）的失重；在200℃-400℃主（zhǔ）要為半纖維素和纖維素吸熱合成使失重速率加快且在325℃到（dào）達最（zuì）大，熱解後含碳較少；在大於400℃後（hòu），主要為木質素的熱解，反響速率較低（dī），熱解後含碳較多。另外，無煙煤由於水分、揮發分少，最大熱解速率小於褐煤（méi）且對應的熱解區間也比褐煤傾向高溫區。兩種煤的（de）熱（rè）解過程中都呈現兩個熱解效率的頂峰。第一個峰值，主要（yào）是（shì）一次氣（qì）體析出，此時放出含有C、H、O的化合物；第二個峰值主要為二次氣體析出形成，主要是甲烷（wán）和氫，量比擬的小。與生物質相比，兩種煤熱解所需求的（de）溫度較高，其（qí）熱解總發作在比生物質熱解溫（wēn）度高的區域。

表2中列出了不同混合比例的稻秸稈與煤（褐煤及無煙煤（méi））的熱解參（cān）數。由表能夠看（kàn）出，稻秸稈的參入（rù）有利（lì）於這兩種煤的熱解向低（dī）溫段（duàn）挪動。但（dàn）是隨著稻秸稈參混比例的上升，這種促進作用反而降落。歸其緣由是由於生物質的參加對煤的熱解過（guò）程同時有促進（jìn）和抑止兩方麵的作用[7]：一方麵，在生物質熱解後的灰中堿金屬含量比擬高。稻秸稈熱解後，灰中K20、N2O、Ca2O含量較高。這些堿金屬對煤的熱解起到一定的催化作用；其次，稻秸稈中（zhōng）H/C為0.16 ,煤約為0.07。在煤熱解（jiě）過程中，假（jiǎ）如氫可以恰當地分配給碳原子，則煤中（zhōng）的氫量簡直足以使（shǐ）之全部揮發。但由於煤的構造特性，氫主要以化合水(來源於羥基)和高度穩定的輕質脂肪烴(如甲烷及乙烷)的方式逸出，因此使急需氫的其他碳原（yuán）子無緣（yuán）與氫分（fèn）離（lí）。在煤化（huà）工中，加氫熱解（jiě）能夠進步煤（méi）熱（rè）解轉化率，進步焦（jiāo）油產量，改善焦油質量。生物質的H/C比率高，內部氫足以使其完整揮發，氫氣（qì）氛圍對煤的（de）熱解（jiě）影響較大，能夠作為煤很好的供氫劑。在生物質混合物與煤共（gòng）熱解過程中，生物質混合物提早熱解產生氫（qīng），而煤是貧氫物（wù）質，在共熱解中，生（shēng）物質中的（de）氫有（yǒu）可能轉移到褐煤中（zhōng），有（yǒu）利於褐煤的熱解；另一方麵（miàn），由（yóu）於生物（wù）質密度僅為褐煤的一半左右，在熱解中還會呈現軟化、變形以（yǐ）至活動，生物（wù）質可能在（zài）煤揮（huī）發分熱解（jiě）析出之前黏附、掩蓋在（zài）煤粉顆粒外表，梗塞煤微細孔，障礙煤的（de）揮發分（fèn）的逸出和擴散（sàn），因（yīn）此使生物質與煤（méi）共熱解過程中褐煤揮發剖析出溫度升高（gāo）。綜合上述兩方麵緣由，當稻秸稈參混比例較低時，對煤熱解的促（cù）進作用強於抑止作用，使兩種煤的最大熱解速（sù）率所對應的溫度降低，使（shǐ）熱解向低溫區挪動；但是（shì）隨著稻秸稈參混比例的上升，大（dà）量的稻秸稈高溫顆（kē）粒流化掩蓋在煤粒外表，這種抑止作用加強，使煤（méi）的主要熱解區向低溫段挪動的水平降落（luò），以至相關於（yú）混比擬小的狀況有所倒退。如稻秸稈生（shēng）物質與無煙煤比例為2：3時，Tmax2為512℃，而當比例為3：2時，Tmax2反而上升為523℃。

當稻秸稈（gǎn）參混比例（lì）在80%以上時，熱解過程簡直跟稻秸稈單獨熱解過程相同，這是由於（yú）稻秸稈的熱解發作（zuò）在煤熱解之前，並且（qiě）煤中堿金屬含量（liàng）十分低，其對生物（wù）質的（de）催化作用能夠疏忽不計。

另外，從表2中還可知，稻（dào）秸稈對煤的熱解的促進作用依據煤種的不同，影響狀況也（yě）不（bú）完整相同（tóng）。在無煙煤（méi）和褐煤的比照中，能夠看出，隨著煤齡（líng）的增加，這種（zhǒng）促進作用是削弱的。在參（cān）混比例為3：2時（shí），稻秸稈使褐（hè）煤的（de）第二個熱（rè）解頂峰段提早了28.3℃，而對無煙煤隻提早了8.5℃。這（zhè）可能（néng）與煤自（zì）身的活性有關，褐煤中揮發分的含量較高，熱解溫度較低，煤（méi）的活性也比擬的大，高活性的煤焦有很（hěn）強的（de）吸附才能，能（néng）很（hěn）好的吸收生物質熱解後產生的催化粒子，在生物質中堿金屬的（de）催化下，促進效果（guǒ）比無煙煤的狀況要好得多。

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