生物质成型燃料的热重分析及动力学研究.pdf

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1、82新能源进展第3卷了加快我国生物质成型燃料规模化利用进程，开发氛下的热解反应特性进行了研究，结果表明：木耳多种生物质成型燃料利用形式、研发高效的生物质在空气气氛下的热解失重特性表现为两步反应机成型燃料燃烧设备，研究生物质成型燃料的热反应理，而在N2气氛下表现为一步反应机理。[6-8]特性具有重要意义。本文采用杨木、松木和玉米秸秆的成型燃料为热重分析具有简单、方便、准确的特点，被广样本，对其在不同升温速率、不同气氛下的热特性泛用于研究物质热解及氧化反应过程，也是动力学进行了分析，旨在研究反应气氛、反应

2、物类型和加[9]特性研究的重要手段。刘伟军等利用热分析技术，热速率对热反应机理的多重影响规律，并提出了动分别对6种生物质粉末的燃烧特性进行研究，给出力学模型用以描述空气气氛下的热反应机理。[10]其燃烧特性规律性的结论和应用建议。胡松等以1实验热分析为基础，对不同生物质的热解及其在不同氧含量气氛下燃烧过程进行研究，探讨了生物质热反1.1实验样品[11]应机理。赖艳华等基于热重分析对秸秆类生物质实验选用由螺旋挤压式成型机生产的棒状成型的热解行为进行了实验研究，分析了加热速度、温燃料，成型的生物质分别为杨

3、木、松木和玉米秸秆。度、加热时间对其热解过程的影响，并建立了北方实验前将三种成型燃料粉磨，取过筛60目的细小颗[12]典型秸秆类生物质的反应动力学方程。宗若雯等粒，并进行干燥处理，干燥后燃料的工业分析、元通过热分析仪器对典型干杂食品类在空气和N2气素分析结果及低位发热量见表1。表1三种生物质的工业分析和元素分析结果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试验设备和方法发分析出阶段和残炭反应阶段。N2气氛中的TG曲实验采用由美国TA公司生产的SDT-Q600线

5、在第二阶段反应之后变化较为缓慢，而空气气氛TG-DSC联用分析仪（SimultaneousTG-DSC）。实中的TG曲线又进入一个新的明显失重阶段，由图2验气氛分别为空气和N2，气流量为100ml/min，分和图3可知，最终空气气氛中生物质样品的剩余量别在10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min四仅为0.3wt%左右，而N2气氛中的剩余量约为个升温速率下进行实验，实验温度从室温至800℃，20wt%，且空气气氛下的挥发分析出速率明显高于实验选取试样质量控制在10±1mg范围内。N

6、2气氛。从DTG曲线可以看出，空气气氛中的DTG曲线出现两个较为明显的失重峰，而N2气氛中仅存2实验结果和分析在一个明显的失重峰。产生上述差异的原因是由于空气气氛中存在一定浓度的氧气，会引起木质素分2.1热解气氛的影响解产物炭的氧化燃烧，同时由于该反应属于放热反图1和图2为杨木在N2和空气气氛下的TG和应，放出的热量会加快木质素的裂解，更多分解产DTG曲线。生物质在空气中进行的热反应过程与在物燃烧失重，因此空气气氛中TG曲线在第三阶段N2气氛中存在较大差异。N2气氛中，生物质发生的的失重明显比N2气氛

7、中高。热反应主要是热分解反应，TG曲线有两个失重阶段：水分析出阶段和挥发分析出阶段。由于木质素2.2生物质种类的影响的热稳定性较半纤维素和纤维素更高，在挥发分析各种生物质中挥发分、固定碳等组分的含量不出阶段首先是纤维素和半纤维素分解，随着温度升同，其在空气气氛下表现出不同的反应活性。由图[13]高至400℃之后，主要是木质素的分解。空气气3可以看出，杨木的总失重量为99.8wt%，松木为氛中，TG曲线有三个失重阶段：水分析出阶段、挥99.5wt%，而玉米秸秆为86.2wt%。DTG曲线中，三第3卷第2

8、期新能源进展Vol.3No.22015年4月ADVANCESINNEWANDRENEWABLEENERGYApr.2015文章编号：2095-560X（2015）02-0081-07*生物质成型燃料的热重分析及动力学研究†蒋绍坚，黄靓云，彭好义，唐富强，姚昆（中南大学能源科学与工程学院，长沙410083）摘要：对三种生物质成型燃料在不同气氛下和不同升温速率下进行热重实验，研究反应条件对生物质成型燃料失重特性的影响规律，并对其空气气氛下的动力学特性进行了分