生物质与煤热解特性及动力学研究

应符 合 一级 反 应动 力 学模 型 ， 物质 活化 能 为 ５ 生 ０～８ ｋ／ ｌ煤 为 ３ ０ Ｊ ｍｏ， ０～１ ５ Ｊ ｔｏ； 温 速 率 对 热 解 特性 的影 响 ｋ／ ｌ升 １ ｏ 较 大 ， 高 升温 速率 ， Ｇ及 Ｄ Ｇ 曲线 向高 温方 向移 动 。 提 Ｔ Ｔ
关键词 ：生物质 ；煤 ；热解特性 ；动力学 中图分类号 ：Ｔ ６ Ｋ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ １ ８ ２ １ ） ３— ２ ２一 ５ ０ ３— ８ Ｘ（０ ０ ０ ０ ０ Ｏ
ｍａ ） ｈ ｋ ｎ ｙ ａ ＠ １ ６ ｔｎ 。 ｉ ｚ ｕ ｏ ｇｕ ｎ ２ ． ｏ ｉ ｌ
通 讯 作 者 ：谌 伦 建 （ ９９一） 男 ， Ｊ 射 洪 人 ， 授 ， 士 生 导 师 ， Ｅ １５ ， 四 Ｉ Ｉ 教 博 （
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实 验 主要 考察不 同升 温 速率 、 料粒 度 对 生 物质 物 和煤 热 解 的 影 响。 生 物 质 的 热 解 升 温 速 率 为 １ ， Ｏ
２１ ０ ０年 ３月
农 机 化 研 究
第 ３期
生 物 质 与 煤 热 解 特 性 及 动 力 学 研 究
朱 孔远 ，谌 伦 建 ，马 爱玲 ，黄光许
（ 河南 理 工 大学 材料 科 学 与工 程 学 院 ，河 南 焦作 摘 ４４ ０ ５ ０ ０）
要 ： 利用 热 重 分析 技术 对 ４种 常 见天 然 生物 质 （ 核桃 壳 、 屑 、 米 秸 秆 、 麦 秸 秆 ） 两 种 烟 煤 在 高纯 Ｎ 木 玉 小 和
所 示
１８０亿 ｔ 干 重 ） 相 当 于 目前 总 能 耗 的 ｌ ０ （ ， ０倍 Ｊ 。
生物质 的硫 和 氮含 量低 、 燃烧 过 程 中生 成 的 Ｓ ， Ｏ Ｏ Ｎ 较少 ， 且燃 烧时 生产 的二 氧 化 碳 相 当于 它 在 生 长时 需
要 的二 氧 化 碳 量 ， 燃 烧 时 二 氧 化 碳 近 似 于 零 排 使 放 。 因此 ， 发利 用 生 物 质 能 源 不 仅 能够 缓 解 能 开
条件 下 的热 解 过程 进行 了分析 ， 究 不 同粒 度级 和 不 同升 温速 率 对 热 解过 程 的影 响 ， 用 Ｃ ａ 研 并 ｏｔ ｓ—Ｒ ｄｅ 积分 法 ｅｆｍ
对 热 解 过 程 进 行 了 动 力 学 分 析 。 结 果 表 明 ， 物 质 热 解 失 重 主 要 温 度 段 为 ２ ０ ～４ ０ ， 煤 为 ３ ０～６ ０ ， 生 ０ ５℃ 烟 ０ ０ ℃ 反
热解 是生 物 质 与 煤 热 化 学 转 化 过 程 中 的 重 要 环
源危机 ， 而且 能 减轻 环境 污染 和温 室效 应 。 节 ， 动力学 研 究能够 揭 示 生 物质 热 解 过 程 的物 理 化 热 学 变化 ， 揭示 生 物 质 热解 规 律 有 重 要 意 义 ， 对 因此 生 物 质 和煤 的热解 研究 十 分 活跃 ， 取 得 了大量 研 究 成 并 果 。本 文采用 热 重分 析方 法 ， 对两 种 煤 和 核桃 壳 等 具
天然气 的第 ４大 能 源 。每 年 生物 质 能源 产 量约 １ ０ ０ ４
～
实验 煤样 为某 矿 区 １号 烟 煤 和 ２号 烟煤 ， 度 为 １０ 粒 ０
～
２０目和 一２０ 目。生 物 质 和煤 样 工 业 分 析 如 表 １ ０ ０
表 １ 试 样 的 工 业分 析
Ｔａ ． Ｐ ｏ ｉ ｔ ｎ ｌｓ ｓｏ ａ ｌｓ ｂ １ ｒ ｘｍａｅ ａ ａｙ ｉ ｆｓ ｍｐ ｅ
ｍ ｉ ｌｎｉ ｅ ｈｕ ｅｕ ｃ 。 ａｌ ｕｊ ｎ ＠ ｐ ．ｄ ．ｎ ） ａ
收 稿 日期 ：２０ ０ ０９— ５—０ ８
１ ２ 实验条件 与方案 ．
热 重 分 析 使 用 德 国 Ｎ Ｔ Ｓ Ｈ 公 司 生 产 的 ＥＺＣ ＳＡ ０Ｐ Ｔ ４ ９ Ｃ型 热 重 分 析 仪 ， 品坩 锅 为 Ａ ， 料 制 样 １０ 材 成 。实验 保 护 气 为 高 纯 氮 气 ， 量 为 ６ ｍ ／ ｎ 流 ０ Ｌ ｍｉ。实 验方 法为 非等 温 常 压 热 解 法 ， 次 样 品 质 量 为 （５± 每 １
物料 粒度 对 具 有 不 同特 性 的物 料 热 解 过 程 及 动 力 学
的影 响 。
位Ｈ 。随着经 济 的发展 ， 炭 的消耗 量 还 在 不 断 的增 Ｊ 煤
长 。另一方 面 ， 炭 是 不 可 再 生 的化 石 能 源 ， 炭 燃 煤 煤 烧 可造 成 大气 环 境 严 重 污染 ， 因此 研 究 洁净 煤 技 术 ， 开发利 用 生物质 能 等可 再 生 能源 意 义 重 大 ， 深受 世 界 各 国关 注 。
１ 实验 部 分
１ １ 材 料 ．
实验 所用 生 物 质 为核 桃 壳 、 麦 秸 秆 、 米 秸 秆 小 玉 和木 屑 ， 生物 质试 样粒 度 为 ６ ０～１０ 目、０ ２ ０目。 ０ １０～ ０
生 物质是 绿 色 植 物 经 光 合 作 用 将 太 阳 能 转 化 为 化学 能储存 于生 物 质 内 的 能 量 ， 仅 次 于煤 、 油 和 是 石
０ 引 言
煤 炭是 主要 的化 石燃 料 ， 国一 次 能 源 消费 构 成 我 中煤 炭 比例 超 过 ２ ３ 在 现 有 能 源 中 占有 重 要 的 地 ／，
有显 著密 度 、 硬度 特性 差 异Biblioteka Baidu的 ４种 生 物 质 在不 同粒 度
级和 不 同升温 速率 下进 行 热 解 实 验 ， 讨 升温 速 率 和 探
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基 金 项 目 ：河 南 省 重 点 科 技 攻 关 项 目（ ８ １２ ４ ０ ８） 河 南 理 工 大 学 ０２０３０２ ；
研究生学位论文创新基金项 目（ ０ ８一Ｍ 一１ ） ２０ ２ 作者简 介：朱 孔 远 （ ９ ４一） 男 ， 江 乐清 人 ， 士研 究 生 ，（ １８ ， 浙 硕 Ｅ—