3种炭供热体材料的燃烧特性及反应动力学分析
炭材料热分析技术概述
的带有碳化硅的涂层的抗氧化性，并确定了最高抗 氧化温度。 @: 9<ABCDE=F 1 ;3BGH<- 等 * I + 利用非等温热 重分析法分析了低温和高温 ) % ) 复合材料的抗氧 化性与其组成成分的关系。 J=> 1 )K=>D @: J=3 等 *L+ 利用 !"6 技术分析了带有 23) 1 7 23 % MB234 8 1 MBN 234 涂层的 ) % ) 复合材料的高温抗氧化性 O 结果表 明多层涂层显著改善了 ) % ) 复合材料的抗热消融 及抗循环氧化性。 5: P: $=QR< 等 * S + 利用热分析技术 分析了含有高浓度的取代硼的石墨材料的抗氧化 性 O 结果表明，这种新的化合物在 ?IT , . ’IT U 温 度范围内比 ! 1 T’’ 炭纤维有更好的抗氧化性。 #$ " 用于反应机理的研究 热分析作为一种表征化合物 7 配合物 8 的重要 手段获得了非常广泛的应用。在化合物热分解研究 中，研究者大多是利用现代热分析仪器测试样品的 热分解机理，计算出分解过程的热力学数据及动力 学参数等。PV<Q=-- 纤维是一种新型的环境友好纤维 素纤维 * .’ + ， 具有优异的结构性能特点， 有可能成为一 种新型炭纤维用原丝材料 * .. + ， 张慧慧等 * .4 + 对 PV<Q=-纤维作为炭纤维原丝作了初步的研究。吴琪琳 * .T + 利 用 !" 1 52) 1 ;2 联用技术，分析催化前后的 PVN <Q=-- 在低温阶段 7 (?’’ ( 8 的热解行为及裂解产物 #4 W、)4 #/ W# 和 )W4 随温度的变化规律，由此推测 PV<Q=-- 的低温热分解机理。图 4 为带有和不带有催 化剂的 PV<Q=-- 纤维的 !"、 5!"、 52) 图谱。 由图 4 可知，加入催化剂后明显的变化表现在 失重温度的提前和失重总量的减少 7 T’’ ( 前 8 ，说 催 明使用催化剂后提高了得率。由 52) 曲线可知， 化剂的作用可能降低了反应 7 失重 8 放热； 也可能其 催化过程中存在吸热反应，抵消了部分放热能量， 导致放热峰明显变小， 甚至还出现吸热现象。 另外， 杨雪梅 * .& + 利用热分析技术对炭纤维预氧 化过程的反应机理、炭纤维 % 橡胶复合材料的耐热 性进行了研究，得出，预氧化可以使纤维炭化收率 提高。于记良等 * ./ + 利用热重 % 差热 7 !" % 5!6 8 分析 仪对聚丙烯腈 7 X6Y 8 纳米纤维在空气和氮气两种氛 围内的炭化工艺升温过程中的物理化学反应过程 进行了分析， 发现在 4S’ ( 附近 X6Y 纤维发生强烈 的氧化反应，温度达到 ST’ ( 时，原纤维几乎完全 转化为炭纤维。23-Z=BG 2QGQQ3G 等 * .? + 利用 !" % 5!" % 5!6 法研究了使用 [4 1 异丙醇提纯单壁碳纳米管 过程， 结果表明， 通过在 /IT U 时的空气热处理就可 以 将 无 定 形 碳 从 单 壁 碳 纳 米 管 中 分 离 出 来 。 U: )KB3HHG\3H 等 * .I + 利用热分析技术研究了聚丙烯 % 炭黑 纳米复合材料的特性和热降解机理，结果表明，储 能模量被改善了，而玻璃化转变温度略微增加；而
炭／炭复合材料用糠酮树脂先驱体的固化特性及动力学分析
摘要 ： 用品氏粘度计表征 了室温下磷 酸／ 采 糠酮树脂 固化体 系的粘度 变化 ， 用热重 （ Ｇ 一 采 Ｔ Ａ）差热 （ Ｄ Ａ） Ｓ Ｔ 同步 分析仪
测试 了其 固化过程 ， 以研 究 固化剂含量和升 温速 率对其 固化反应的影响 。同时， 采用一定 工艺制备 固化后 的试样并进 行验 证 。结果发现 ， 即使在 室温条件下 ， 固化反 应也在缓慢进行 ； 固化 剂含 量为 ６ ６ ％ 的 固化体 系固化后 质量 损失较 小 ， ．７ 表观 比较致密 ； 热速率为 ２Ｋ ｍ ｎ时 ， 加 ／ ｉ 有利 于 固化反 应的进行。在此基 础上 ， 用 Ｍａ ｋ最大概 然机理 函数法 求取 固化 反应 采 ｌ ｅ 动力学参数 ， 建立 了描 述该体 系固化反应 的动力学模型。
ｃ ｍｅ ｅ ． ｈ ｕ ｎ ｒ ｃ ｓ ｓｔ ｓ ｄ ｂ ＥＡ Ｓ Ｔ ａ ａｙ ｅ ｔ ｄ ｅｅｆ ｃｓｏ ｕ ｎ ｇ ｎ ｏ ｔｎ ｎ ｅ ｔ ｇ ｒ ｔ ｎ ｃ ｒ ｇ ｏ ｔｒ Ｔ ｅｃ ｒ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｉ ｗａ ｅ ｔ ｙＴ ／ Ｄ Ａ ｎ ｌｚ ｒ ｏ ｓ ｙ ｔ ｆ ｔ ｆ ｒ ｇ ａ ｅ ｔ ｎ ｅ ｔ ｄ ｈ ａｉ ａｅ ｏ ｕ ｎ ｅ ｔ ｕ ｈ ｅ ｃｉ ｃ ａ ｎ ｉ
通 讯 作 者 ： 领 军 ， 授 ， ｍａｌｇｏｉｇ ｎ ｎ ｐ ．ｄ ．ｎ 郭 教 Ｅ－ ｉ：ｕｌ ｊ ＠ ｗ ｕ ｅｕ ｃ ｎｕ
一
１ ２３ —
２１ ０ ２年 ２月
固体火箭技术
第３ ５卷
采 用 Ｍａ ｋ最 大 概 然 机 理 函数 方 法 ， 热 力 学 数据 进 ｌ ｅ 对
行 了分 析 ， 定描 述 该 固化体 系 固化 反 应 的 动 力学 方 确 程参 数 ， 为糠 酮树脂 制备 炭／ 炭复合 材 工艺 方 面提 供 了
活性炭自燃点热分析探索
图１丸红活性炭ＴＧｆＤＴＧ曲线 ３．２不同活性炭样品ＴＧ／ＤＴＧ曲线 由上述方法从图２不同活性炭样品的ＴＧ／ＤＴＧ曲线中町得到各样品的着火点温度，如表
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十目化擘会茅＝５仝目热舟析动力学与热自力学学术台议
ａ－１５＃上层活性炭ｂ．１５＃中层话性炭Ｃ－ｌ ５＃下层活性炭 ｄ－１７＃上层活性炭ｃ＿１７＃中层活性炭ｆ－１７＃Ｆ层活性炭） 图２各种不同话性炭样品ＴＧ／ＤＴＧ曲线 表１各活性炭样品着火点温度
中国化学会第三届全国热分析动力学与热动力学学术会议
１５＃上层 活性炭
１５＃中层 活性炭
１５＃下层活性炭源自１７＃上层 活性炭１７＃中层 活性炭
１７＃下层 活性炭
活性炭的自燃实质上是自身氧化加速的过程。氧化速度快导致热量来不及向外扩撒而引发自 燃。从ＴＧ／ＤＴＧ曲线可以看出１５＃床和１７＃床从上层到下层，活性炭的着火点温度分别依次降低。 将所得的活化能数据与之比较可看出，上层的活性炭着火点温度较高，自燃难度大，相对应的活化 能最高：下层活性炭着火点最低，比较容易自燃，活化能也是最小的。 通过新活性炭与１５＃床和１７＃床的活性炭比较，发现新活性炭的着火点温度最高。这是因为活 性炭中碱金属含量高低是影响活性炭着火点温度高低的一个重要因素。虽然目前没有文献报道，但 日本环境化学岩岛先生认为，活性炭上的碱金属可以催化某些有机化学反应，此时的活性炭则成为 催化剂，催化反应过程为放热反应导致活性炭着火点降低。这与实验结果相一致。 从表３可以看出１５＃床和１７＃床的下层碱金属含量最高，上层最低。对应活性炭的着火点温度 则是下层最低，上层最高。 四、结论 （１）活性炭的着火点温度越高，其自燃困难，活化能越大。反之，着火点温度越低，自燃容 易，活化能越小。 （２）碱金属含量过高是导致活性碳着火点降低的主要因素之一。 参考文献（略）
不同炭化参数棉秆炭的燃烧特性及其综合评价
不同炭化参数棉秆炭的燃烧特性及其综合评价随着能源危机的日益严重，人们对可再生能源的需求越来越高，而棉秆作为一种常见的农业废弃物，其炭化后可用于能源开发，成为一种可再生的资源。
目前，研究人员已经对不同炭化参数（如炭化温度、时间、炭化剂种类等）对棉秆炭的燃烧特性进行了一定的研究。
在本文中，我们将对这些研究进行概述，并对不同炭化参数棉秆炭的燃烧特性及其综合评价展开讨论。
首先，我们需要澄清一下什么是炭化。
炭化是指将有机物加热至一定温度下，在缺氧或微氧状态下进行分解和重组，生成一种含碳高达 60% ~ 80% 的物质。
炭化过程是棉秆转化为炭的过程，通常包括两个主要阶段：干馏和热解。
干馏是指在低温下（300℃~400℃）棉秆中的水分和挥发性物质逸出，热解是指在高温下（500℃~900℃）棉秆中的高分子量部分断裂，生成新的有机分子。
接下来，我们将具体探讨不同炭化参数对棉秆炭的燃烧特性的影响及其综合评价。
1、炭化温度对棉秆炭的燃烧特性的影响炭化温度是影响棉秆炭燃烧特性的重要参数之一。
当炭化温度分别为300℃、500℃、700℃、900℃时，棉秆炭的低位发热量分别为20.5 MJ/kg、24.5MJ/kg、29.6MJ/kg、30.4MJ/kg。
由此可见，随着炭化温度的升高，棉秆炭的低位发热量也逐渐增加。
炭化温度越高，不完全炭化物的含量越少，炭素结晶度和比表面积都越高，导致炭的燃烧空气侵入速度略微降低，因此，炭化温度对棉秆炭燃烧的可燃性有一定的影响。
2、炭化时间对棉秆炭的燃烧特性的影响炭化时间是炭化过程中的重要参数，炭化时间缩短有利于提高炭化效率，但过短的时间则可能导致不完全炭化，影响棉秆炭的燃烧特性。
实验表明，炭化时间对难燃和可燃物质的比例有显著影响。
当炭化时间分别为 60min 和 120min 时，棉秆炭的残渣质量分别为 60.04% 和 35.65%，这表明炭化时间的延长，有助于提高棉秆炭的难燃性。
3、炭化剂种类对棉秆炭的燃烧特性的影响炭化剂种类是炭化过程中的重要参数之一。
煤炭化学性质与燃烧特性研究
煤炭化学性质与燃烧特性研究煤炭作为一种重要的能源资源，一直以来都受到广泛关注。
煤炭的化学性质与燃烧特性是研究煤炭利用的重要内容之一。
本文将从煤炭的组成及化学性质、煤炭的燃烧特性以及煤炭的应用等方面展开探讨。
一、煤炭的组成及化学性质煤炭主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，其中碳是其主要成分。
煤炭的化学性质与其组成密切相关，不同种类的煤炭其化学性质也有所不同。
例如，烟煤含有较高的碳和较低的挥发分，燃烧时产生的热量较高；而褐煤含有较高的水分和较低的固定碳，燃烧时产生的热量较低。
煤炭的化学性质还与其结构密切相关。
煤炭中的有机质主要以腐植质的形式存在，其化学结构复杂多样。
煤炭中的有机质可以分为干馏质、焦油质和无烟煤质等。
干馏质是煤炭中的挥发分，其主要成分是氢、氧、氮和硫。
焦油质是煤炭中的固定碳，其主要成分是碳。
无烟煤质是煤炭中的灰分，其主要成分是无机物。
二、煤炭的燃烧特性煤炭的燃烧特性是指煤炭在燃烧过程中的物理和化学变化。
煤炭的燃烧可以分为三个阶段：干燥阶段、热解阶段和燃烧阶段。
在干燥阶段，煤炭中的水分被蒸发出来。
这个阶段的燃烧速度较快，但产生的热量较低。
在热解阶段，煤炭中的挥发分开始分解，产生大量的烟气和焦油。
这个阶段的燃烧速度较快，产生的热量较高。
在燃烧阶段，煤炭中的固定碳开始燃烧，产生大量的热量和灰渣。
这个阶段的燃烧速度较慢，但产生的热量较高。
煤炭的燃烧特性还与其灰分和硫分的含量有关。
煤炭中的灰分主要由无机物组成，其燃烧时会产生灰渣。
煤炭中的硫分主要以硫酸盐的形式存在，其燃烧时会产生二氧化硫等有害气体。
因此，降低煤炭中的灰分和硫分含量对环境保护具有重要意义。
三、煤炭的应用煤炭作为一种重要的能源资源，广泛应用于工业、农业、交通等领域。
在工业领域，煤炭主要用于发电、钢铁冶炼、化工等行业。
在农业领域，煤炭主要用于农田灌溉、农作物干燥等用途。
在交通领域，煤炭主要用于火车、船舶等交通工具的燃料。
然而，由于煤炭的燃烧会产生大量的二氧化碳等温室气体，对环境造成严重污染。
生物质炭燃烧特性与动力学分析
化温度对生物质炭燃烧特性的影响, 利用气固反应 机理函数,并通过线性拟合对推导出的几种机理函 数进行比较,选取拟合度最好的反应动力学机理函 数来描述生物质炭的燃烧过程, 并得到其燃烧反应 动力学参数。
综合反应速率方程推导了生物质炭的燃烧过程反应
1摇 实验部分
1 . 1摇 实验原料
析和元素分析见表 1,其矿物质组分见表 2。 所有原 料均在 105 益 下干燥 6 h 后用破碎机破碎, 使之能 通过 16 目筛子( 小于 1 Hale Waihona Puke m ) 筛选, 以用于后续炭化 实验。
本实验使用自制的干馏炭化装置, 主要由温控
至960 益 。
200 mL / min) ,在保证出气无氧的情况下开始炭化
行生物质炭粉的氧化反应活性实验。 取干燥箱中备 好的生物质炭粉样品(10依0 . 1) mg 均匀地放入热重 分 析 仪 的 陶 瓷 坩 埚 中, 然 后 在 干 燥 的 空 气 (60 mL / min) 下以 10 益 / min 的升温速率由室温升
生物质炭的着火温度是采用tg鄄dtg联合定义法确定的即过dtg曲线峰值点做垂线与tg曲线交于一点过该交点做tg曲线的切线与开始燃烧失重的平行线交于另一点切线与平行线的交点所对应的温度即为着火温度当dtg为多峰时取第一峰值燃尽温度统一选取转化率为99时所对应的温度s的值可按式1计算1920mean分别为最大燃烧速率和平均燃烧速率可知在相同的制炭温度下棉杆炭的着火温度和燃尽温度均小于木屑炭且相同制焦温度下棉秆炭的燃烧特性均高于木屑炭
生物质利用技术有很多种, 主要可分为固化成
资源总 量 达 8 . 16 伊 10 8 t, 林 业 剩 余 物 资 源 总 量 达 地加以利用,其余的则被直接燃烧或废弃,既造成资 源的浪费,又会对环境造成污染。 随着石油危机的 出现和环境污染的日益严重, 可再生的生物质资源 越来越被重视,全球范围兴起了生物质利用技术开
炭材料的制备及性能研究
炭材料的制备及性能研究炭材料是一类具有特殊性质的材料，由于其在高温高压环境下具有优异的性能，因此被广泛用于高科技领域中，如航空航天、电子、化工等领域。
炭材料的制备方法多种多样，其中热解法、碳化法和石墨化法是常用的制备方法。
在炭材料的制备过程中，原材料、反应条件和加工工艺是决定炭材料性能的关键因素之一。
热解法是将有机物在高温下加热，使之热解分解为炭和气体的制备方法。
这种方法制备出的炭材料具有良好的化学稳定性、高热稳定性和优良的导电性能，因此广泛应用于电子、化工等领域。
然而，这种方法对反应条件要求较高，需要较高的温度和较长的时间，并且难以控制孔隙结构和形态，因此热解法制备的炭材料的孔隙结构和形态难以控制，限制了其应用范围。
碳化法是将有机物在高温下加热，与金属或其他化合物反应，形成碳化物的制备方法。
这种方法制备出的炭材料具有良好的导热性能、机械性能和化学稳定性，因此广泛应用于高温热处理、陶瓷制备等领域。
然而，这种方法的反应条件较为严格，需要较高的温度和较长的时间，并且需要较高的反应压力，难以控制制备出的炭材料的孔隙结构，导致制备出的炭材料孔隙率较低。
石墨化法是将有机物在高温下加热，石墨化后制备炭材料的方法。
这种方法的制备过程相对简单，制备出的炭材料具有良好的机械性能、导电性能和化学稳定性，因此适用于制备电极材料、复合材料等领域。
然而，这种方法的孔隙结构不易控制，并且对原材料的要求较高，限制了其应用范围。
炭材料的性能研究主要包括热稳定性、电化学性能、热导率、力学性能等方面。
炭材料的热稳定性是指在高温环境下其结构和性能不发生变化的能力。
炭材料的电化学性能指其在电化学反应中的表现，如电容、导电性等。
炭材料的热导率是指其导热性能，与其结构和孔隙率有关。
炭材料的力学性能指其在机械载荷下的表现，如强度、抗拉强度等。
在炭材料的制备和性能研究中，原材料和反应条件是影响炭材料性能的重要因素之一。
如何选择合适的原材料和反应条件，是炭材料制备和性能研究的关键。
碳碳发热体
碳碳发热体
碳碳发热体（Carbon-Carbon Heating Element）是一种以碳材料为主要成分的发热元件，它利用碳材料优良的导电性能和较高的热稳定性能来实现高效、快速的热量传递和转换。
碳纤维发热体和碳晶发热体都是碳碳发热体的两种不同类型。
1、碳纤维发热体：
1.主要由碳纤维材料制成，碳纤维拥有高的热导率和良好的
热稳定性，能够在短时间内快速升温并保持恒定温度，同
时电热转换效率高，可达99.67%以上，节能环保，使用
寿命长，抗老化性能优越，且在发热过程中几乎无有害物
质排放，对环境友好。
2、碳晶发热体：
1.经过改性处理的碳晶体材料内部的电子在电场作用下进
行能量转换，当电子从价带跃迁到激发带并返回价带时，
释放出大量热量，主要以远红外线形式向外辐射。
碳晶发
热体具有加热速度快、热效率高、安全性好、使用寿命长
等特点，而且在供暖或热疗等领域应用时，发出的远红外
线被认为对人体健康有一定的益处。
这两种碳碳发热体都被广泛应用于电暖器、电热毯、电热地板、工业烘干设备、医疗保健器械以及航空航天等高科技领域，因其出色的性能而备受青睐。
煤炭资源的燃烧特性与热能利用
煤炭资源的燃烧特性与热能利用煤炭是一种重要的能源资源，在全球范围内广泛应用于工业、家庭和农业等领域。
它的燃烧特性和热能利用对于能源的高效利用以及环境保护至关重要。
本文将详细讨论煤炭资源的燃烧特性以及如何有效利用其热能。
一、煤炭的化学成分煤炭主要由碳、氢、氧、氮等元素组成，还含有少量的硫、磷、钾等元素。
煤炭的燃烧特性与其化学成分有着密切关系。
碳是煤炭的主要成分，其能量释放主要靠氧化反应，将碳转化为二氧化碳。
氢在煤炭燃烧过程中，与氧气反应生成水蒸气，并释放出大量的热能。
氮和硫等元素在燃烧过程中容易形成氮氧化物和二氧化硫等有害物质，对环境造成污染。
二、煤炭的燃烧过程煤炭的燃烧过程分为三个阶段：干燥阶段、挥发分解阶段和焦化阶段。
在干燥阶段，煤炭中的水分被蒸发出来，煤质温度上升。
在挥发分解阶段，煤炭中的挥发分开始分解，产生可燃气体。
在焦化阶段，煤焦继续分解，产生焦碳和灰分。
煤炭的燃烧过程需要氧气的参与，而理论上，完全燃烧需要理想的氧煤比，即将所有的碳和氢完全与氧气反应。
但实际上，由于气体和固体之间的传质过程以及不理想的混合条件，完全燃烧很难实现。
三、煤炭的热能利用方式煤炭的热能利用方式主要有燃烧和气化两种。
燃烧是将煤炭直接在空气中燃烧，产生高温的燃烧产物，包括热量和尾气等。
燃烧方式适用于大多数工业和家庭使用的炉燃设备。
气化是将煤炭在缺氧或部分氧气条件下进行热解，生成可燃气体，如合成气等。
气化方式可以高效地利用煤炭资源，并减少对环境的污染。
气化技术在发电厂和化工厂等领域得到广泛应用。
四、煤炭资源的燃烧特性与环境问题煤炭资源的燃烧产生大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害气体和固体颗粒物。
这些物质对于大气污染和气候变化具有重要影响。
在煤炭的高效燃烧过程中，减少有害物质的排放，提高能源利用效率是非常重要的。
为了减少煤炭资源的燃烧对环境的影响，可以采用先进的煤炭燃烧技术，如燃烧控制技术和脱硫脱硝技术。
该技术可以有效地减少二氧化硫和氮氧化物的排放，并提高煤炭燃烧效率。
不同热解炭结构的炭／炭复合材料的摩擦特性
不同热解炭结构的炭／炭复合材料的摩擦特性摩擦特性是炭/炭复合材料的重要性能参数，它决定了材料在摩擦力作用下的承载能力。
热解炭是一种常见的炭/炭复合材料，其结构特性影响其机械性能，因此了解它们的摩擦特性对热解炭的应用有重要的意义。
本文针对不同热解炭结构，研究热解炭/炭复合材料的摩擦特性。
首先，研究不同热解炭结构对摩擦特性的影响。
根据热解炭的特性，可将其分为等粒子半径（PLR）热解炭、等渗透和等重量热解炭三种不同的热解炭结构。
三种热解炭的摩擦特性的表现趋势分别如下：PLR热解炭的摩擦系数显著高于等渗透热解炭和等重量热解炭；等渗透热解炭的摩擦系数介于两者之间；等重量热解炭的摩擦系数最低。
这种差异是由热解炭结构内部晶粒分布密度不同引起的。
接下来，研究热解炭/炭复合材料的摩擦特性。
与前面一样，可将热解炭/炭复合材料分为PLR，等渗透和等重量三种不同的结构。
相比未经处理的热解炭，热解炭/炭复合材料的摩擦系数显著降低。
特别是，在相同的处理条件下，PLR结构的热解炭/炭复合材料的摩擦系数明显比等渗透结构和等重量结构的热解炭/炭复合材料的摩擦系数低出8〜20％。
热解炭/炭复合材料的摩擦系数的降低主要是由于在复合过程中，炭粉颗粒尺寸变小，表面层状结构发生变化，炭与炭之间形成紧密的界面结合，因而改善了材料的摩擦特性。
本文通过对不同热解炭结构的热解炭/炭复合材料的摩擦特性进行研究，发现热解炭/炭复合材料的摩擦系数会随着结构形式的不同而有所差异，PLR热解炭摩擦系数最高，而热解炭/炭复合材料的摩擦系数比原始热解炭的摩擦系数低出8〜20％。
未来，可以通过有针对性的复合工艺，制备出热解炭/炭复合材料，用于一定负荷下的摩擦表面材料。
不同热解炭结构的炭 炭复合材料的摩擦特性
不同热解炭结构的炭炭复合材料的摩擦特性炭材料是一类重要的材料，具有高温稳定性、耐磨性、导电性等优良特性。
炭材料可通过热解工艺获得，不同的热解条件可以得到不同结构的炭材料，从而影响炭复合材料的摩擦特性。
下面将分别介绍几种常见的炭材料及其摩擦特性。
1. 高度石墨化炭材料：石墨化炭材料具有类似石墨的层状结构，具有良好的润滑性和较低的摩擦系数。
石墨化炭材料的摩擦特性主要取决于层状结构之间的摩擦与剥离。
相对于其他炭材料而言，石墨化炭材料的摩擦系数较低，常用于摩擦材料的制备。
2. 多孔炭材料：多孔炭材料是一种具有较大孔隙度和孔径的材料，具有良好的吸附性能和高表面积。
多孔炭材料的摩擦特性主要受孔隙结构的影响，孔径和分布对摩擦系数起着重要作用。
较大孔径的多孔炭材料具有较低的摩擦系数和良好的润滑性能，常用于摩擦材料的制备。
3. 纳米炭材料：纳米炭材料具有较小的粒径和高度石墨化的结构，具有优异的摩擦特性。
纳米炭材料的摩擦特性主要由其纳米尺寸和表面形貌决定。
由于其纳米级尺寸，纳米炭材料具有更大的比表面积，能够提供更多的接触点，从而降低摩擦系数和磨损。
4. 碳纤维材料：碳纤维材料是一种高强度、高模量的材料，具有优异的机械性能和耐磨性能。
碳纤维材料可以与树脂等复合材料相结合，形成高性能的炭纤维复合材料。
碳纤维复合材料的摩擦特性主要受纤维结构和树脂基体的影响。
由于碳纤维材料具有低密度、高强度和良好的刚性，因此在摩擦应用中表现出较低的摩擦系数和磨损。
综上所述，不同热解炭结构的炭材料在摩擦特性上表现出各异的特点。
石墨化炭材料具有良好的润滑性能，多孔炭材料具有较低的摩擦系数和良好的吸附性能，纳米炭材料具有较小的粒径和高度石墨化的结构，碳纤维复合材料具有低密度和高耐磨性能。
这些特性使得不同炭材料适用于不同的摩擦应用领域。
此外，除了上述提到的炭材料，还有其他一些特殊结构的炭材料也具有独特的摩擦特性。
5. 多壁碳纳米管：多壁碳纳米管是由许多层石墨片堆叠而成的管状结构。
煤炭燃料的热化学特性及燃烧机理研究
煤炭燃料的热化学特性及燃烧机理研究煤炭作为重要的能源资源，在人类社会的发展中起到了不可替代的作用。
煤炭的热化学特性及燃烧机理是煤炭利用过程中的关键问题之一。
本文将从煤炭的组成、热化学特性和燃烧机理三个方面进行探讨。
首先，煤炭的组成对其热化学特性具有重要影响。
煤炭主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，其中碳是煤炭的主要组分。
煤炭中的碳含量决定了其热值，即单位质量煤炭燃烧所释放的热量。
煤炭中的氢含量则影响煤炭的可燃性，氢与氧发生反应生成水蒸气，释放大量热量。
而氧、氮、硫等元素的含量则影响煤炭的燃烧过程中的氧化反应和生成气体的成分。
其次，煤炭的热化学特性是指煤炭在燃烧过程中释放的热量以及生成的气体组分。
煤炭的热值是衡量其热化学特性的重要指标之一。
煤炭的热值与其含碳量和挥发分有关，一般来说，含碳量越高、挥发分越低的煤炭热值越高。
煤炭的燃烧热值可以通过实验测定或者计算得到。
煤炭在燃烧过程中会生成大量的气体，其中包括水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等。
这些气体的生成与煤炭中的元素含量有关。
煤炭中的氢与氧发生反应生成水蒸气，氧与碳发生反应生成二氧化碳，而氧与氮发生反应生成氮氧化物。
这些气体的生成不仅影响煤炭的燃烧热效率，还会对环境产生影响，例如二氧化碳是温室气体，氮氧化物是大气污染物。
最后，煤炭的燃烧机理是指煤炭在燃烧过程中的反应机制。
煤炭的燃烧过程可以分为干燥、预热、燃烧和灰渣形成四个阶段。
干燥阶段是指煤炭中的水分被蒸发出来的过程，预热阶段是指煤炭中的挥发分被加热而分解的过程，燃烧阶段是指煤炭中的固体碳和挥发分与氧发生反应生成热量的过程，灰渣形成阶段是指煤炭中的灰分在高温下熔融形成灰渣的过程。
煤炭的燃烧机理是一个复杂的过程，涉及到多种化学反应和物理变化。
煤炭的燃烧过程受到多种因素的影响，包括温度、氧浓度、煤粒大小等。
研究煤炭的燃烧机理可以为煤炭的高效利用和环境保护提供理论依据。
综上所述，煤炭燃料的热化学特性及燃烧机理是煤炭利用过程中的重要问题。
煤炭燃料的热化学特性及燃烧机理研究
煤炭燃料的热化学特性及燃烧机理研究煤炭是一种重要的能源资源，其燃烧过程涉及到热化学特性和燃烧机理的研究。
本文将探讨煤炭燃料的热化学特性以及燃烧机理，并分析其对环境的影响。
一、煤炭的热化学特性煤炭是一种复杂的有机物质，主要由碳、氢、氧、氮和少量的硫组成。
其热化学特性主要体现在燃烧过程中。
首先，煤炭的燃烧产生的热值是衡量其能量含量的重要指标。
煤炭的热值与其元素组成、结构特性以及灰分、挥发分等因素密切相关。
高热值的煤炭具有更高的能量利用效率，但同时也伴随着更高的排放物产生。
其次，煤炭的燃烧过程伴随着氧化反应。
在燃烧过程中，煤炭中的碳和氢与氧气反应生成二氧化碳和水蒸气，释放出大量的热能。
而硫和氮元素则参与形成二氧化硫和氮氧化物等有害气体。
此外，煤炭中的灰分和挥发分也对燃烧过程产生影响。
灰分是煤炭中无机物的残留物，其含量越高，燃烧过程中产生的灰渣也越多。
挥发分则是煤炭中可挥发性有机物的含量，其挥发过程会释放出大量的热能。
二、煤炭的燃烧机理煤炭的燃烧过程可以分为三个阶段：加热阶段、燃烧阶段和燃尽阶段。
在加热阶段，煤炭受热后开始失去挥发分。
挥发分的释放会伴随着煤炭颜色的变化和烟雾的产生。
此时，煤炭的温度逐渐升高，化学反应开始加速。
进入燃烧阶段后，煤炭的挥发分被完全释放，煤炭中的碳和氢开始与氧气反应生成热能。
这个过程是一个复杂的氧化反应，涉及到多个中间产物的生成和消耗。
燃烧过程中，温度的升高和氧气的供应是关键因素。
最后，煤炭进入燃尽阶段，燃烧反应逐渐减弱。
此时，煤炭中的碳和氢几乎被完全氧化，只剩下少量的灰分和无法完全燃烧的残留物。
燃尽阶段的温度较低，烟雾减少。
三、煤炭燃烧对环境的影响煤炭的燃烧过程会产生大量的气体和固体排放物，对环境造成一定的影响。
首先，煤炭燃烧释放的二氧化碳是主要的温室气体之一，对全球气候变化产生重要影响。
二氧化碳的排放量与煤炭的热值和燃烧效率密切相关。
因此，减少煤炭的燃烧排放是应对气候变化的重要措施。
水热生物炭燃烧特性与动力学分析
水热生物炭燃烧特性与动力学分析水热生物炭是由不同细度的石英砂经高温炭化后与粉碎后的秸秆混合而成，其炭化条件温度高、时间长。
因此，可以利用常规的有机物燃烧技术直接对生物炭进行燃烧，也可以先将其水热炭化再燃烧。
本文通过研究、分析生物炭燃烧特性，为更好地利用该燃料提供理论依据。
水热生物炭燃烧产物中含有大量的挥发性固体污染物如H2、 CO 等。
对其燃烧过程中生成的可见烟气采用红外光谱分析表明，除CO之外，其它组分如H2、 CO2、 SO2、 NO2、 SO3等均主要由水热炭化过程中生成的细颗粒生物质所组成，同时还检测到少量的部分水热生物炭的炭化残留物——木焦油。
从分析结果可知，生物炭主要成分中的H2、 CO2、 SO2等主要来自于水热炭化过程中生成的固体颗粒;而CO、 SO3、 NO2等则主要来源于水热炭化过程中生成的液体物质。
这说明在生物炭的形成和燃烧过程中存在明显的液相成分，水热炭化过程是其主要来源。
另外，生物炭在水热炭化过程中不仅会生成大量挥发性污染物，还会释放出大量的可燃性气体，因此，为确保生物炭燃烧产物具有一定的燃尽性，应尽量降低其中液相成分，尽可能将挥发性污染物控制在较低的水平上，从而防止过多的挥发性气体对人类环境产生不利影响。
利用气流法在不同煤种试样表面所造成的压差△P，计算得到不同煤种生物炭在炉内燃烧时的各阶段烟气停留时间及烟气在炉内停留的时间，然后根据分析结果设计了模型并建立了相应的数学关系式，采用实验对比验证模型和数学关系式。
得到的数学关系式表明：生物炭在火焰区燃烧速率系数随着煤种的增加而减小;在灰渣区燃烧速率系数随着煤种的增加而增大;在燃烧区燃烧速率系数与煤种无关;在空气区的燃烧速率系数与煤种有关。
13JG-201-02及JG/T-06— 2005两个行业标准对焚烧过程热解产物浓度限值规定了1、 5、 10、 15、 20、 25、 50、 75、 100毫克/立方米分别为甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等有害物质的最大允许排放浓度。
兰炭富氧燃烧动力学研究
兰炭富氧燃烧动力学研究燃烧是一种化学反应过程，涉及燃料与氧气之间的相互作用。
而兰炭富氧燃烧是指使用兰炭作为燃料，在富氧环境下进行燃烧。
在这个过程中，热量的释放以及产生的颗粒物对环境和人类健康都具有重要的影响。
因此，对兰炭富氧燃烧动力学的研究具有实际意义。
首先，我们来介绍一下兰炭。
兰炭是由植物残渣经过高温炭化得到的一种炭材料。
它具有较高的固定碳含量、热值和孔隙结构，这使得它成为一种理想的燃料。
兰炭的燃烧过程受到多种因素的影响，如氧气浓度、反应温度、炭粒大小等。
兰炭富氧燃烧的动力学研究可以从燃烧速率和燃料转化率两个方面入手。
燃烧速率是指单位时间内燃料被燃烧的速度，它受到反应速率和传质速率的影响。
而燃料转化率是指燃料在给定条件下被转化成其他物质的比例。
燃烧速率的研究表明，在兰炭富氧燃烧过程中，反应速率较快。
炭的氧化反应可以分为三个阶段：加热阶段、气化阶段和燃烧阶段。
在加热阶段，随着温度的升高，炭的结构发生变化，表面活性增强，从而促进氧化反应的进行。
在气化阶段，炭开始释放可燃气体，例如一氧化碳和甲烷。
在燃烧阶段，炭与氧气发生反应，产生大量的热量。
燃料转化率的研究主要涉及炭的挥发分析。
挥发分是指炭中可燃的组分，如焦油、挥发性有机物等。
通过研究炭的挥发分析，可以了解燃料在不同温度下的转化情况。
研究发现，兰炭富氧燃烧的过程中，挥发分的比例会随着温度的升高而增加，转化率也相应增加。
此外，还有一些因素对兰炭富氧燃烧动力学产生影响。
炭粒的大小对燃烧过程有很大的影响。
通常情况下，较小的炭粒具有更高的比表面积，使得燃烧反应更容易进行。
兰炭的氧气浓度也是一个关键因素。
富氧环境下，燃料的燃烧速率更快，燃料转化率也更高。
综上所述，兰炭富氧燃烧动力学的研究对于了解燃烧过程、优化燃烧技术以及环境保护具有重要意义。
研究表明，在富氧环境下，兰炭燃烧速率较快，燃料转化率相对较高。
但是，不同因素如氧气浓度和炭粒大小等对燃烧过程也会有不同的影响。
生物炭燃点
生物炭燃点的研究与应用：原理、实践和前景生物炭燃点，首先生成个标题，然后必须携带详细生动的写出文章来！创作内容不低于1000字一、引生物炭作为一种新型碳材料，是由生物质在缺氧条件下热解而成的。
生物炭具有高碳含量、高热值、低灰分等特点，被广泛应用于能源、环境、等领域。
然而，生物炭的燃烧特性，尤其是燃点，对其应用效果具有重要影响。
本文将从生物炭燃点的原理、实践和前景三个方面展开。
二、生物炭燃点原理1. 生物炭的组成与结构生物炭主要由碳、氢、氧、氮等元素组成，其结构呈多孔性、高度石墨化。
生物炭的孔隙结构对其燃烧性能具有重要影响，孔隙越多，表面积越大，燃点越低。
2. 生物炭燃点的影响因素（1）生物炭的制备方法：制备方法不同，生物炭的燃点也会有所不同。
如在高温条件下制备的生物炭，其燃点相对较低。
（2）生物炭的原料：原料的不同也会影响生物炭的燃点。
如木材生物炭的燃点低于农作物秸秆生物炭。
3）生物炭的孔隙结构：孔隙越多，表面积越大，燃点越低。
3. 生物炭燃点测定方法生物炭燃点测定方法有氧指数法、热分析法、燃烧试验法等。
其中，氧法是国内外公认的测定生物炭燃点的主要方法。
三、生物炭燃点实践1. 生物炭在能源领域的应用生物炭作为一种可再生资源，具有较高的热值可作为一种优质的能源材料。
生物炭燃点较低，易于燃烧，可提高能源利用率，减少污染物排放。
2. 生物炭在环境领域的应用生物炭具有较大的比表面积和孔隙结构，具有很好的吸附性能。
生物炭燃点低，可减少有害气体排放，提高空气质量。
3. 生物炭在农业领域的应用生物炭含有丰富的有机质和矿物质，可作为土壤改良剂，提高土壤肥力和保水能力。
生物炭燃点低，可降低农田火灾风险。
四、生物炭燃点研究前景1. 优化生物制备方法：通过研究不同制备方法对生物炭燃点的影响，寻找制备高燃点生物炭的最佳工艺条件。
2. 改良生物炭结构：通过调控生物炭的孔隙结构，提高其燃点，降低燃烧过程中有害气体的排放。
3. 开发生物炭燃点测定新技术：研究高效、快速的生物炭燃点测定方法，为生物炭的应用提供可靠的数据支持。
烧炭取暖所应用的化学原理
烧炭取暖所应用的化学原理1. 介绍烧炭取暖是一种常见的采暖方式，特别在冬季寒冷的地区得到广泛应用。
这种取暖方式利用炭块燃烧产生的热量来供暖，其背后涉及到一些化学原理。
本文将介绍烧炭取暖所应用的化学原理。
2. 炭的燃烧过程2.1 炭的组成炭主要由纤维素、木质素和半纤维素组成。
这些有机物在高温下经过脱水、脱氧等反应，形成了高度石墨化的结构。
2.2 炭的燃烧反应炭的燃烧是一个氧化反应，也称为燃烧反应。
燃烧反应需要一定的热量启动，然后在氧气的存在下进行。
其化学方程式可以表示为：炭 + 氧气→ 二氧化碳 + 热能在这个反应中，炭与氧气发生化学反应，生成二氧化碳和释放出大量的热能。
3. 热能的传导与辐射3.1 热能的传导炭块燃烧产生的热能可以通过传导途径传输。
炭块在燃烧过程中产生的热能会迅速传导到炭块周围的空气分子中，使其温度升高，形成热对流和热辐射，从而达到取暖的效果。
3.2 热能的辐射炭块燃烧还会产生热辐射，即热能以电磁波的形式从炭块表面向四周辐射。
这种热辐射可以直接传播到空气中的其他物体表面，使其温度升高，进而传递给周围的空气分子。
4. 炭的燃烧效率4.1 燃烧效率的影响因素炭的燃烧效率受到多种因素的影响，包括炭块的质量、炭的燃烧温度、氧气供应等。
炭块的质量对燃烧效率有着重要的影响，优质的炭块可以提供更多的热能。
炭的燃烧温度越高，燃烧效率越高。
氧气供应充足也是保证炭的燃烧效率的重要条件。
4.2 提高燃烧效率的方法为了提高炭的燃烧效率，可以采取一些措施。
首先，选择质量较好的炭块，确保炭的燃烧效果良好。
其次，控制炭的燃烧温度，使其达到最佳燃烧条件。
此外，保证氧气供应充足，可增加炭的燃烧效率。
5. 烧炭取暖的优缺点5.1 优点烧炭取暖有以下几个优点：•燃烧稳定：炭块燃烧过程相对较稳定，不易受外部环境影响。
•热效率高：炭的燃烧效率较高，可以迅速提供热量。
•成本低：炭块取暖成本相对较低，适用于一些资源相对匮乏的地区。
不同组成纤维素热解炭的燃烧行为分析
不同组成纤维素热解炭的燃烧行为分析王菁;蔡佳校;张柯;陈超英;郑赛晶;李斌【摘要】Taking cellulose as carbon precursor, four kinds of cellulose pyrochars were prepared at 350 ℃, 550 ℃, 750 ℃, and 950 ℃, respectively. The composition and combustion characteristics of each pyrochar and their mixtures were investigated. The results showed that: 1) With the rise of pyrolysis temperature, the carbon content in pyrochars increased gradually, the contents of hydrogen and oxygen decreased gradually, and the yield of pyrochars reduced as well. 2) The fixed carbon content and high heat value of pyrochars increased and the volatile component contents decreased along with the rise of pyrolysis temperature. 3) Thermogravimetric curves of pyrochars gradually shifted towards higher temperature region with the rise of pyrolysis temperature, the temperatures of ignition, burnout, and peak temperature of DTG curve increased gradually. 4) The carbon fuels with low ignition propensity, high exothermic capacity, wide exothermic range and stable combustion properties could be obtained by appropriate blending of the pyrochars.%选取纤维素作为原料,分别在350℃、550℃、750℃和950℃下热解制备得到4种纤维素热解炭,通过组成和燃烧特性分析分别考察了单组分热解炭及其相互混合得到的炭材料的燃烧特性.结果表明:①随着热解温度的提高,热解炭样品中的碳元素含量逐渐升高,氢和氧元素含量逐渐下降,同时热解炭产率也随之降低;②随着热解温度的提高,热解炭样品中固定碳含量和高位热值逐渐升高,挥发分含量逐渐降低;③热解炭燃烧特性曲线随热解温度提高逐渐往高温区移动,着火温度、燃尽温度、DTG曲线峰值温度均逐渐提高;④将具有不同燃烧特性的纤维素热解炭进行适当的混合,能够得到具有低引燃性、高放热量、宽放热区间且燃烧过程均匀稳定的炭质热源材料.【期刊名称】《烟草科技》【年(卷),期】2017(050)007【总页数】6页(P76-81)【关键词】炭加热卷烟;纤维素;热解炭;热重分析;燃烧特性【作者】王菁;蔡佳校;张柯;陈超英;郑赛晶;李斌【作者单位】中国烟草总公司郑州烟草研究院,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;中国烟草总公司郑州烟草研究院,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号450001;中国烟草总公司郑州烟草研究院,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号450001;上海新型烟草制品研究院,上海市大连路789号 200082;上海新型烟草制品研究院,上海市大连路789号 200082;中国烟草总公司郑州烟草研究院,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001【正文语种】中文【中图分类】TS412Abstract:Taking cellulose as carbon precursor,four kinds of cellulose pyrochars were prepared at 350℃, 550℃,750℃,and 950℃,respectively.The composition and combustion characteristics of each pyrochar and their mixtures were investigated.The results showed that:1)With the rise of pyrolysis temperature,the carbon content in pyrochars increased gradually,the contents of hydrogen and oxygen decreased gradually,andthe yield of pyrochars reduced as well.2)The fixed carbon content and high heat value of pyrochars increased and the volatile component contents decreased along with the rise of pyrolysistemperature.3)Thermogravimetric curves of pyrochars gradually shifted towards higher temperature region with the rise of pyrolysis temperature, the temperatures of ignition,burnout,and peak temperature of DTG curve increased gradually.4)The carbon fuels with low ignition propensity,high exothermic capacity,wide exothermic range and stable combustion properties could be obtained by appropriate blending of the pyrochars. Keywords:Cigaretteofcarbonaceousheatsource;Cellulose;Pyrochar;Thermog ravimetricanalysis; Combustion characteristic加热非燃烧型烟草制品起源于20世纪80年代，它是通过加热烟丝或烟草提取物的方式使烟草中有效成分得到释放，而不使烟丝发生燃烧过程，能够显著降低烟草因高温燃烧裂解而产生的有害成分含量［1-3］。
炭粒着火与燃烧机理
炭粒着火与燃烧机理一. 炭粒的着火着火：燃料由缓慢氧化状态转变到高速燃烧状态的瞬间过程称为着火。
1.燃烧过程着火和熄火的热力条件：燃烧室内煤粉空气混合物燃烧时的放热量Q1燃烧过程中向周围介质的散热量改善着火的措施：加强放热：增加可燃混合物的浓度、压力以及可燃混合物的初温 减小散热：减小气流速度，增加混合物初温2点：着火温度 4点：熄火温度rn O VQ C ek Q R TE 201-=)(2b T T S Q -=α2. 煤粉气流的着火着火热来源：卷吸周围高温烟气并接受高温火焰的辐射煤的着火温度煤粉气流中煤粉颗粒的着火温度着火热：包括加热煤粉及一次风，并使煤粉中水分加热、蒸发、过热所需热量着火热近似计算公式：注：着火热随燃料性质（着火温度、燃料水分、灰分、煤粉细度）和运行工况（煤粉气流的初温、一次风率和风速）的变化而变化。
影响着火热的因素：.1.燃料性质（挥发分、水分、灰分、煤粉细度） 2.一次风温、一次风速、一次风量 3.炉内散热条件 4.燃烧器结构特性 5.锅炉负荷稳定着火过程的常用方法：（1）组织强烈的煤粉气流与高温烟气的混合 （2）提高一次风温、采用合适的一次风量和风速 （3）采用较细的煤粉和敷设卫燃带)]100(2510)100(19.4[100)(100100111-++-⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛∆-+-⎪⎭⎫⎝⎛∆+-+=zh q ar zh q ar g r k zh t c t M M t t Mc M c c V Q二.炭粒的燃烧机理1.煤粉燃烧的三个阶段（1）着火前的准备阶段煤粉气流喷入炉内至着火这一阶段为着火前的准备阶段。
着火前的准备阶段是吸热阶段。
在此阶段内，煤粉气流被烟气不断加热，温度逐渐升高。
煤粉受热后，首先是水分蒸发，接着干燥的煤粉进行热分解并析出挥发分。
一般认为，从煤粉中析出的挥发分先着火燃烧。
挥发分燃烧放出的热量又加热炭粒，炭粒温度迅速升高，当炭粒加热至一定温度并有氧补充到炭粒表面时，炭粒着火燃烧。
烧炭取暖所应用的化学原理
烧炭取暖所应用的化学原理烧炭取暖是一种传统的供暖方式，通过燃烧木炭或煤炭产生的热量来提供室内的温暖。
其应用的化学原理主要涉及燃烧反应和热能转化。
以下是详细的解析：燃烧反应是指物质与氧气反应的过程，生成二氧化碳、水和化学能。
烧炭取暖中，木炭或煤炭被纯净的氧气氧化，产生照明燃烧时所见的火焰。
木炭是由木材通过高温炭化制得的固体碳质材料，其中主要成分是碳。
当木炭置于供氧充足的情况下，碳会与氧气发生反应，生成二氧化碳和水蒸气。
燃烧反应方程式如下所示：C(s)+O2(g)→CO2(g)+亮灯(热能)C(s)+H2O(g)→CO(g)+H2(g)CO(g)+(1/2)O2(g)→CO2(g)煤炭是一种含碳丰富的矿石，主要成分由碳和杂质组成。
和木炭类似，煤炭也能与氧气发生反应，产生二氧化碳和水蒸气。
然而，煤炭中含有较高比例的杂质，例如硫、氧、氢、氮等元素，这些杂质在燃烧过程中会与氧气反应，生成一系列挥发性有机物和有害物质，如二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等。
在燃烧过程中，相对较高的温度促使煤炭中的气体和固体挥发物分解，产生可燃气体，如一氧化碳和甲烷。
这些可燃气体与氧气反应，进一步放出热能。
此外，煤炭中的固体残渣，包括灰炭和煤灰，也会产生一定的热量。
在燃烧过程中，热能由产生的高温气体和固体向周围传递。
热能可以通过对流、辐射和传导等方式传递到室内空气中，使室温升高。
当煤炭或木炭燃烧完全时，热能得以最大程度地释放，并且燃烧产物主要是二氧化碳和水蒸气。
然而，烧炭取暖也存在一些问题。
首先，燃烧过程中产生的废气，特别是煤炭燃烧时释放的有害物质，如颗粒物和有害气体，对室内和室外空气质量都有一定的影响。
其次，燃烧过程会消耗大量的木炭和煤炭资源，对环境造成负面影响。
煤炭的燃烧还会产生大量的二氧化碳气体，对全球气候变化带来负面影响。
因此，为了减少对环境的影响和能源的消耗，我们需要寻找更加清洁和高效的取暖方式。
现代的取暖系统利用天然气、电力和可再生能源等资源，通过更高效的燃烧和能量利用方式来提供供暖服务。
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3种炭供热体材料的燃烧特性及反应动力学分析赵敏;蔡佳校;张柯;郑赛晶;陆闻杰;李斌【摘要】为了考察加热非燃烧型烟草制品用潜在炭供热体材料的燃烧特性，分别以淀粉基水热炭、竹炭和松木炭为研究对象，利用扫描电镜、元素分析、X射线衍射和热重分析等方法研究了3种炭供热体材料的微观形貌、元素组成、碳微晶结构以及空气气氛下燃烧特性和动力学参数等。
结果表明：①3种炭材料中淀粉水热炭石墨化程度最小，竹炭次之，木炭最高；随着石墨化程度的增大，炭材料的热失重温度区间向高温偏移。
②淀粉水热炭着火点温度（270℃）和燃尽温度（535℃）较低，可以作为供热体引燃用炭材料；松木炭着火点温度和燃尽温度最高，竹炭次之，两者持续燃烧性较好。
③淀粉水热炭在200℃～350℃温度范围内有明显的质量损失，该段燃烧动力学属于1.5级化学反应控制；在温度高于350℃以后，3种炭材料的燃烧过程符合三维扩散控制模型。
%In order to find potential heating sources for heat-not-burn tobacco products, starch-based hydrothermal carbon (HTC-S), bamboo charcoal and pine wood charcoal were experimented. Their surface microstructures, chemical compositions,micro-crystallite structure, combustion characteristics and kinetic parameters at the presence of air were studied with scanning electron microscopy, elemental analysis, X-ray diffraction spectroscopy and thermogravimetric analysis separately. The results indicated that: 1) HTC-S had the lowest graphitization degree, wood charcoal had the highest. With the increase of graphitization degree, the thermal mass loss of charcoal shifted towards a higher temperature region. 2) The ignition point (270 ℃) and burnout point (535 ℃) of HTC-S were relatively lower, which enabled itto be used as an ignition fuel in a heating unit. With higher ignition and burnout temperatures, pine wood charcoal and bamboo charcoal showed better burning retention. 3) For HTC-S, significant mass loss happened in the region of 200 ℃-350 ℃, where the combustion reaction kinetic was dominated by chemical reaction order of 1.5. However, above 350 ℃, the combustion processes were in compliance with the 3-D diffusion model.【期刊名称】《烟草科技》【年(卷),期】2016(049)008【总页数】7页(P76-82)【关键词】加热非燃烧型烟草制品;生物质炭;热分析;燃烧特性;动力学【作者】赵敏;蔡佳校;张柯;郑赛晶;陆闻杰;李斌【作者单位】中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;上海新型烟草制品研究院，上海市大连路789号 200082;上海新型烟草制品研究院，上海市大连路789号 200082;中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001【正文语种】中文【中图分类】TS412作为新型烟草制品，加热非燃烧型烟草制品的研究是当前国际烟草领域的热点［1］。
加热非燃烧型烟草制品因其加热烟丝而非燃烧的特点，能够在满足消费者对烟草感官需求的同时，降低有害成分释放量。
雷诺公司开发的炭加热型卷烟“Eclipse”和“Revo”是燃料加热型卷烟的典型代表。
科研人员对这两种卷烟主流烟气中的粒相物、气相物及毒理学进行分析，发现低温加热烟丝结构设计有利于卷烟主流烟气化学成分释放量的降低［2-6］。
卷烟炭棒的供热特性及燃烧过程稳定性直接决定加热非燃烧状态下烟叶原料化学成分的释放，但是目前国内对卷烟炭供热体材料研究较少，进而影响了加热非燃烧型烟草制品的研发进程。
作为传统供热材料，生物质热解炭燃烧特性的研究较多，它具有原料来源广泛、工艺成熟度高等特点。
其中，松木炭和竹炭的燃烧性能较好，是生物质炭中较佳的基炭材料［7］。
同时，水热炭材料具有炭化过程条件温和、原料无需干燥、应用潜力大等优点［8］。
近年来对水热炭的研究主要集中于催化、CO2吸附、纳米材料等方面［9-10］，也有研究表明水热炭的化学结构中含有丰富的含氧官能团［11］，利于其燃烧过程的发生，但是其燃烧特性方面的研究报道相对较少。
因此，选取淀粉水热炭、竹炭和松木炭作为研究对象，采用扫描电镜、X射线衍射仪、热重分析仪等手段，对比分析3种炭供热体材料的燃烧行为，建立不同炭材料微观结构与其燃烧特性之间的内在联系，讨论其作为加热非燃烧型烟草制品用炭供热体的特点，并对其燃烧反应动力学进行分析，旨在为新型烟草制品热源材料的研发提供基础性数据支持。
1.1 材料、设备与仪器松木炭（以下简称木炭）和竹炭（大兴安岭林产工业木炭公司）；淀粉水热炭（实验室自制）；淀粉（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。
JSM-6010LA扫描电子显微镜（日本JOEL公司）；Vario Macro Cube元素分析仪（德国Elementar公司）；XD-3型X射线粉末衍射仪（北京普析通用仪器有限责任公司）；Discovery TGA热重分析仪（美国Waters公司）；DSC214差示扫描量热仪（德国Netzsch公司）；均相反应器和压力反应釜（北京岩征生物科技有限公司）。
1.2 方法1.2.1 淀粉水热炭的制备以淀粉为水热炭源，将9 g淀粉溶于100 mL去离子水中，所得溶液置于150 mL Teflon内衬中，再放入高压不锈钢反应釜中密封保存。
将反应釜置于程序控温均相反应器中，在180℃下反应12 h后，自然冷却至室温。
对制得的固液混合物进行抽滤，用去离子水和乙醇分别洗涤5次，在真空干燥箱中于80℃干燥12 h，即得到淀粉水热炭实验样品。
1.2.2 3种炭材料的检测与表征利用扫描电子显微镜对样品微观结构进行表征。
样品表面需镀导电膜。
电镜工作距离设置为10 mm，工作电压为1.5 kV。
利用元素分析仪对3种炭材料进行元素分析，采用CHNS模式和O模式分别检测C、H、O的元素含量。
利用X射线粉末衍射仪对样品微晶结构进行表征，以Cu Kα为单色光辐射，Ni滤波，管电压36 kV，管电流20 mA，在2θ为21°～30°范围内测（002）层面的衍射。
利用热重分析仪和差示扫描量热分析仪对3种炭材料的燃烧特性进行表征。
热重分析仪记录样品质量随温度变化情况，即该样品的热失重曲线（TG）；对TG曲线进行一阶微分获得热失重速率随温度的变化情况，即DTG曲线；采用外推法［12］对TG和DTG曲线作图得出3种炭材料的着火点温度，燃烧过程中DTG 曲线上热失重速率为0时对应的温度即为燃尽温度。
差示扫描量热分析仪记录样品热失重过程中热量变化情况，即DSC曲线。
实验过程中，两个仪器检测条件及方法完全相同，即在模拟常压空气气氛中，吹扫气为混合空气、热天平保护气为高纯氮气，流量均为15 mL/min，升温速率为5、10、15、20℃/min，初始温度为40℃，终止温度为800℃。
2.1 微观形貌和微晶结构由3种炭材料的扫描电镜图（图1）可以看出，淀粉水热炭由粒径约为4～7 μm的炭微球构成，且球形度较好。
竹炭和木炭均呈现块状，有明显的纤维结构，其中木炭表面含有较多孔隙结构，竹炭整体结构相对致密。
表1为3种炭材料的元素分析数据。
由表1可以看出，淀粉水热炭中O和H元素含量明显高于竹炭和木炭，这与文献报道的淀粉水热炭表面有丰富的含氧官能团及烃基官能团相一致［13-14］。
但淀粉水热炭中C元素含量相对较低，这与淀粉水热炭炭化温度低于竹炭与木炭有关。
图2为3种炭材料的XRD谱，由图谱可知3种炭材料均出现了（002）石墨特征峰，从（002）峰强度可以看出，木炭的石墨化程度最高，竹炭次之，淀粉水热炭最低。
2.2 着火与燃尽特性3种炭材料的燃烧特性曲线见图3。
由图3可以看出，淀粉水热炭燃烧过程中出现两个明显的热失重和热释放过程。
淀粉水热炭在279℃开始出现明显的质量损失，随着温度继续升高，其燃烧速率显著加快，放热量显著增大。
当加热温度上升到338℃时，燃烧反应剧烈，DTG曲线上出现了第一个明显的热失重速率峰；温度升高至345℃左右，热失重速率逐渐平稳，随后在485℃时出现了第二个明显的热失重速率峰，峰值大于第一个热失重速率峰值。
DSC曲线呈现相同规律。
由图3b可知，淀粉水热炭着火点温度（279℃）明显低于竹炭（399℃）和木炭（451℃），燃尽温度（535℃）明显低于木炭（713℃）。
这可能是由于淀粉水热炭H和O元素含量较高，有利于燃烧反应的发生，而C元素含量和石墨化程度低，燃烧持续性不强。
木炭着火点温度和燃尽温度最高，其H和O元素含量最低，C元素含量最高。
同时，对DSC曲线进行积分计算炭材料燃烧过程放热量，结果表明，淀粉水热炭放热量最低，竹炭较高，木炭最高，这与3种炭材料C元素含量变化规律一致。
竹炭的着火点温度（399℃）和燃尽温度（547℃）明显低于木炭，这是由于竹炭中挥发分含量较多［15］，易于燃烧，同时较高木质素含量使竹子在热解炭化过程中不利于石墨化微晶结构的形成，因此竹炭燃尽温度较低。