热分析方法研究森林可燃物的燃烧性-论文.pdf

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1、热分析方法研究森林可燃物的燃烧性宋彦彦，隋振环，赵忠林，李英爱，张言，管清成，汪兆洋，隋海新(吉林省林业勘察设计研究院，吉林长春130020)摘要：本文主要介绍了常见的热分析方法测定森林可燃物的燃烧性，并与其他的燃烧性测定方法进行了比较。关键词：热分析；可燃物；燃烧性中图分类号：S762文献标识码：A文章编号：1674—0432(2014)一14-60—2热分析是在程序控制温度的条件下，测量物质的物理性对燃烧(PhflpotCW，1970)。应用热分析研究燃料燃烧性具质与温度关系的一种技术(李玉增，1987)。在加热或冷却的有重现性好，只考虑化学

2、反应过程等优点(骆介禹，1992)。过程中，随着物质的结构、相态、化学性质的变化，都会伴随Acma研究了5种生物质材料的着火温度、燃烧峰值温度、质相应的物理性质变化，这些物理性质包括质量、温度、尺寸等量损失比等参数(Haykiri—AcmaH，2003)。Dimitrakopoulos对性质。根据测量物质的物理性质的不同，热分析方法的种类12种生物质试样在空气气氛下进行了热解实验，分析其挥是多种多样的(胡小安，2005)。如：差热分析(DTA)、热重分发分平均释放速率(MeanvolatilizationRate，MVR)，最大质量析(TG)、微

3、商热重分析(DTG)、差示扫描量热(DSC)和热机损失率等参数，并对这些参数进行Duncan多元比较检验。根械分析(TMA、DMA)等。其中在研究可燃物燃烧性方面，热据挥发分平均释放速率值把所分析的植物划分为几类具有重分析法和微商热重分析(DTG)相对较多，差热分析和差热相似燃烧性的植物，并在实际野火中得到证实，表明应用扫描量热法次之。国外在利用热分析研究林火方向上较多，TGA评价植物的燃烧性是合理的(DimitrakopoulosAP，而国内利用热分析方法研究燃烧性仍然很少。2001)。森林可燃物可以简单地定义为林内所有活的有机物和起初一些外国

4、研究者推荐用热分析法研究森林可燃物无机物，这些物质都具有潜在的燃烧性和释放能量的能力的热学性质，2o世纪80年代末提出用热重法(TG)和微商热(郑焕能，1994)。国内的许多研究者在评价可燃物的燃烧性重法(DTG)提供的燃烧分布曲线来评价可燃物的相对燃烧时，一般以含水率、含脂肪量、灰分量、发热量、燃点等与燃性(Rostam—AbadiM，1990)。骆介禹(1992)等运用热重(TG)烧性相关的理化参数为依据。但由于这些参数受测定使用的和微商热重(DTG)技术对27个树种进行分析并对其燃烧性仪器、测定的方法、采样时间及方法等因素的影响，而存在着进

5、行排序(骆介禹，1992)。孙才英(1998)等人对杨木进行热不同的差异，因此只选择其中的某几个参数作为参考因子的重分析(TG)及差示扫描量热分析(DSC)(孙才英，1998)。肖依据就显得不够可靠。应该指出，林火过程是一个十分复杂忠平(2002)等人采用动态热重法对杉木间伐材和阻燃杉木的物理化学过程，受火环境(天气条件、林地条件、林内小气间伐材的热动力学特性进行分析(肖忠平，2002)。高亚萍候和氧气等)，火源(自然火、人为火)以及不同类型可燃物(2007)等人利用热重分析仪对常见木质装饰装修材料白杨、自身的性质(如可燃物的大小、结构状态、理化

6、性质、数量分白桦、红松进行分析(高亚萍，2007)。翟振岗(2008)等人采用布等)的影响。因此从可燃物自身的热解特性来探讨，为可燃热重(TG)技术在空气气氛下对13种树种的树叶试样进行物的燃烧性的研究开辟了一个崭新的渠道。所以，将热分析了实验研究(翟振岗，2008)等等。技术应用到森林可燃物的研究中，可以更直接、更准确地揭大多数研究者利用热重分析法所得到的可燃物的曲线示森林可燃物的热解过程，即燃烧各阶段的温度，通过热解图可以得知，在空气气氛条件下会出现两个“失重平台”。根动力学模型深入探讨其热解机理(刘菲，2005)。据第一个“失重平台”所在温

7、度区间可以判断出，它是由于可1热重分析法在研究森林可燃物燃烧性上的应用燃物热解反应所致。第二个“失重平台”时，可燃物热解已接热重分析(TG)是指，在程序温度下，测量物质的质量与近尾声，残留下焦炭灼热的焦炭与气氛中微量氧发生缓慢氧温度关系的一种技术(刘振海，2000)。它通过对被分析物质化反应，或者灼热的焦炭与热解产物发生次级反应所引起失的降解过程加以记录，得出其分析过程中的质量变化及失重重。也可以把曲线图分为3个阶段来解释，第一阶段是失水速度，进而对其可燃性和燃烧过程中的稳定性作出评估(胡阶段(40~(2—100~(2)；第二阶段是纤维素和半纤维

8、素物质的源，1999)。Anderson(1970)指出，森林可燃物的燃烧性表征问热分解阶段(250~(3～360~(2)；第三阶段是炭