生物质与煤的热重分析及动力学研究【摘要】利用热重分析仪对稻秆、麦秆、木屑和煤单独及混合热解特性进行了研究。通过对不同混合比例热解与单独热解对比表明,混合热解中不同生物质起始热解温度、生物质挥发分最大析出温度、煤挥发分最大析出温度随着煤混合比例的变化呈规律性变化。对混合热解实验数据与单独热解参数按混合比例后特性参数分析表明, 混合热解导致固体产物产率提高。实验通过对稻秆两种方式的脱灰及脱挥发分处理后混合热解分析,脱挥发分稻秆与脱灰分稻秆对煤的热解都起到了促进作用, 、明了生物质中的碱/碱土金属能促进煤在较低温度下热解, 硅元素对热解速率起抑制作用。推测生物质与褐煤的共热解中存在协同作用。关键词: 生物质; 褐煤; 共热解1 实验部分实验采用三种生物质(稻秆、麦秆和木屑)与褐煤作为实验原料, 经干燥粉碎过筛, 取 80 目以下部分( 0～180mm) , 其工业分析和元素分析特性见表1。元素分析采用 E lementar 元素分析仪(型号 V ario EL CHNOS)进行测定, 工业分析、发热量按 ASTM 有关行业标准测定。1 .1 样品的预处理 煤与生物质采用机械搅拌混合法, 待试样混合均匀后, 取同一样品在相同的热重实验条件下重复两次实验, 并确保两次热重曲线在相同的失重率下最大误差在 1℃下。为了分析煤与生物质共热解过程中生物质中挥发分与灰分分别对煤热解气化的影响, 对稻秆样品进行了脱灰分和脱挥发分处理。对稻秆的脱灰分采取了两种酸处理方式: 每 1 g 样品浸泡在 20 mL 的 1 mol /L 乙酸( CH3COOH ) 溶液中, 室温下浸泡 4 h[9] ; 每 1 g 样品浸泡在 12. 5mL 的浓度为 3% 氢氟酸( HF) 溶液中, 室温下浸泡 1 h[10] 。处理样品经去离子水洗至中性, 过滤去除滤液后置于 105℃烘箱中 24h 得到干燥的脱灰稻秆,分别记为HA c-RS 和 HF-RS.在管式炉中对稻秆脱挥发分:把稻秆样品迅速放入预先升至 900℃的管式炉中, 在氮气气氛中停留 20 min, 氮气冷却至室温, 制得稻秆半焦。三种生物质、两种脱灰生物质分别与煤按不同比例均匀混合, 混合比例用煤在混合样中的质量分数表示,分别为 0% 、50%、65%、80% 、90%、100%,其中 0%为单独生物质样品。1. 2 热天平实验 实验采用的热重分析仪为德国耐驰公司的 STA409PC (天平灵敏度 2 微克, 温度准确度为< 1 ℃) , 对生物质和煤进行单独和混合热解。每次样品质量为10mg 左右, 坩埚采用 A l2O3 材...
