煤與生物質（稻秸稈）共熱解反應及動力學分析二

發布日期：2017-08-07發（fā）布人：吉姆（mǔ）克能源機械點（diǎn）擊次數：0

三實驗結果與剖析

1 生物質（稻秸稈（gǎn））與煤單獨實驗結果及剖析

對（duì）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為三種樣品單獨熱解（jiě）的TG和DTG曲線。由圖可知，稻秸杆在50℃以上由於（yú）枯燥和水（shuǐ）剖析出開端明顯的失重；在200℃-400℃主要為半纖維素和纖維素吸熱合成使失重速率加快（kuài）且在325℃到達最大，熱解後含碳較少；在大於400℃後，主要為木質素的熱（rè）解，反響速率較低，熱解後含碳較多。另外，無（wú）煙煤由於水分、揮發分少（shǎo），最大熱（rè）解速率小於（yú）褐煤且對應的熱解區間也比褐煤傾向高溫區。兩種煤的熱解過程中都呈現兩個熱解效率的頂峰。第一個峰值（zhí），主要是一次氣體析出（chū），此時放出含有C、H、O的化合物；第二（èr）個峰值主要為二次氣體析（xī）出形成，主要是甲烷和氫，量比擬的小。與生物質相比，兩種（zhǒng）煤熱解所需求的溫度較高，其熱解總發作在（zài）比生物質熱解溫度高的區（qū）域。

表2中列出了不同混合比例的稻秸稈與煤（褐煤（méi）及無煙煤）的熱解參數。由（yóu）表能夠（gòu）看出，稻秸稈的參入有利（lì）於這兩種煤的熱解向低溫段挪動。但是隨著稻秸稈參混比例（lì）的上升，這種促進作用（yòng）反（fǎn）而（ér）降落。歸其緣由是由於生物（wù）質的參加對煤的熱解過程同時有促進和抑止兩方麵的作用（yòng）[7]：一方麵，在生物質熱解後的（de）灰中堿金屬含量比擬高。稻（dào）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H/C為0.16 ,煤約為0.07。在煤熱解過程中，假如氫可以恰當地分配給碳原子，則煤（méi）中的氫量簡直足以使之（zhī）全部揮發（fā）。但由（yóu）於煤的（de）構造特性，氫主要以化合水(來源於羥（qiǎng）基)和高度穩定的輕質脂肪烴(如甲烷及乙烷)的方式逸出（chū），因此使（shǐ）急（jí）需（xū）氫的其他碳原子無緣與氫分離。在煤化工中，加氫（qīng）熱解能夠進（jìn）步煤熱解轉化率，進步（bù）焦油產量，改善焦油質（zhì）量。生物質的H/C比率高，內部氫足以使其完整（zhěng）揮發，氫氣氛圍對煤（méi）的熱解影響較大，能夠作為煤很好的供氫（qīng）劑。在生物質混合物與煤共熱解過程中，生物質（zhì）混合物提早熱解產生氫，而煤是貧氫物質，在共熱解中，生物質中的氫有可能轉移到褐（hè）煤中，有（yǒu）利於（yú）褐煤的熱解；另一方麵，由於生物質密度僅為褐煤的一半左右，在熱解（jiě）中還會呈現軟化、變形以至活動，生物質可能在煤揮發（fā）分熱解析出之（zhī）前黏附、掩蓋在煤粉顆粒外（wài）表，梗（gěng）塞煤微細孔，障礙煤的揮發分的逸出和擴散，因此使生物質與（yǔ）煤共熱解過程中褐煤揮發剖析出溫度升高。綜合上述兩方麵緣由，當稻秸稈參混比例（lì）較低時，對煤熱解的（de）促進作用強於抑止作用（yòng），使兩種煤的最大熱解（jiě）速率所對應的溫度降低，使熱解向低溫區挪動；但是隨著稻秸稈（gǎn）參混比例的上升，大量的稻秸稈高溫顆粒流化掩蓋在煤粒外（wài）表，這種抑止作用加強，使（shǐ）煤（méi）的主要熱解區向低溫段挪動的（de）水平（píng）降（jiàng）落，以至相關於混比擬小的狀況有所倒退。如稻秸稈生物質與（yǔ）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（jiē）稈參（cān）混（hún）比例在80%以上時，熱解（jiě）過程（chéng）簡直跟稻秸稈單（dān）獨熱（rè）解過程相同，這是由於稻秸稈的熱解發作在煤熱解之前，並且煤中（zhōng）堿金屬含量十分低，其對生物質的催化作用能夠疏忽不計。

另外，從表2中（zhōng）還可知，稻秸稈對煤的熱解的促進作（zuò）用依據煤種的不同，影響狀況也不完整（zhěng）相同。在無煙（yān）煤和褐煤的比照中，能夠看出，隨著煤齡的增加，這種促進作用是（shì）削弱的。在參混比例為3：2時，稻秸稈使褐煤（méi）的第二（èr）個熱解（jiě）頂（dǐng）峰段提早了28.3℃，而對無煙（yān）煤隻提早了8.5℃。這可能與煤自身的（de）活性有關，褐煤中揮發分的含量較高，熱（rè）解溫度（dù）較低，煤的活（huó）性（xìng）也比擬的大，高活性的煤焦有很強的吸附（fù）才（cái）能，能很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（shǔ）的催化下，促進效果比無（wú）煙煤的狀況要好得多。

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