油页岩半焦矿物组分分析及其与玉米秸秆混烧特性.pdf

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1、第32卷第10期2262016年5月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV01．32No．10May2016油页岩半焦矿物组分分析及其与玉米秸秆混烧特性刘洪鹏1，孙晓建2，贾春霞1，秦宏·，王擎1※(1．东北电力大学油页岩综合利用教育部工程研究中心，吉林132012；2．华润电力登封有限公司，登封452473)摘要：利用程序升温热分析技术对不同混合比下油页岩半焦压米秸秆进行了热重燃烧试验，并对不同燃烧终温下的油页岩半焦进行了x射线衍射XRDx．raydiffracti

2、on)试验。研究了汪清油页岩半焦与玉米秸秆在整个混烧过程中各燃烧组分的变化，考察了汪清油页岩半焦的矿物组分对其影响，采用基于固体分解动力学的TG(therlnogravimetric)曲线模拟法得到了混样各阶段燃烧组分的变化曲线。结果表明汪清油页岩半焦矿物质的分解与聚合反应主要发生在873～1023K；混样的主燃烧阶段包含4个阶段，玉米秸秆的掺人有效促进了混样中挥发分的析出燃烧，并促使矿物质碳酸盐的分解向低温区迁移，而反应级数的改变可以作为各阶段燃烧组分变化的表征。研究结果可为油页岩半焦燃烧的工业化利用提供理论技术支持。关键词：油页岩；生物质；燃烧；半焦

3、；玉米秸秆；活化自由能；反应级数doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2016．10．032中图分类号：TK223文献标志码：A文章编号：1002—6819(2016)一10—0226—06刘洪鹏，孙晓建，贾春霞，秦宏，王擎．油页岩半焦矿物组分分析及其与玉米秸秆混烧特性【J】．农业工程学报，2016，32(10)：226—231．doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2016．10．032http：／／www．tcsae．orgLiuHongpeng，SunXiaojian，JiaChunxia，QinHong

4、，WangQing．AnalysisofmineralcompositionofoilshalesemieokeanditsCO-combustionperformancewithcornstalks[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2016，32(10)：226-231．(inChinesewithEnglishabstracOdoi：10．11975／j．issn．1002-6819．2016．10．032http：／

5、／www．tcsae．org0引言油页岩是一种常规油气的重要接替或补充资源，储量巨大【l】。目前，除少数国家，如爱沙尼亚，油页岩部分被用于发电[2-31，而在大多数其他国家中油页岩则主要被用于干馏炼油。由于不同国家干馏工艺的不同，其干馏产物分为油页岩半焦或干馏残渣，其具有一定热值，排放量巨大，目前以堆储处理为主，但其沥出物中包含酚类化合物、硫化物、多环芳香烃等，并含有微量的Pb、cd等有毒元素，这将对环境造成危害，已经成为制约油页岩综合开发利用的瓶颈问题㈣。为此，近些年来，国内外许多研究学者对油页岩半焦或干馏残渣的有效处理问题开展了大量研究，其中主要集中

6、于燃烧热利用方面。国内研究学者在热重试验的基础上，进行了油页岩干馏残渣与烟煤16l及生物质同等的混烧特性研究；在此基础上，又进一步进行了油页岩及其半焦的混烧动力学分析阐、生物质与油页岩干馏残渣混烧的动力学试验研究[91及两者基于绝对反应速率理论的反应机理研究【10】等。而国外许多研究学者则惯用热重TG与收稿日期：2015—11-15修订日期：2016—03—24基金项目：吉林省科技发展计划项目(20130522067JH)，吉林市科技发展计划项目(201467005)作者简介：刘洪鹏，男，河南南阳人，博士，硕士生导师，主要从事清洁高效燃烧技术研究。吉林东

7、北电力大学，132012。Email：hongpen95460@126．com※通信作者：王擎，男，吉林舒兰人，博士，博士生导师，主要从事洁净煤燃烧技术研究。吉林东北电力大学，132012。Email：rlx888@126．tom差示扫描量热DSC(differentialscanningcalorimetric)相结合的热分析方法来研究油页岩及其半焦等固体燃料的燃烧【ll一12]，进而分析得出2个不同的燃烧反应区域，即：低温氧化区LTO(10Wtempe眦ureoxidation)及高温氧化区HTO(hightemperatureoxidation)。

8、低温氧化区LTO通常是燃烧反应中可燃物的孕育形成期；而高温氧化区HTO则是异相氧