生物質(zhì)與煤熱重分析及動(dòng)力學(xué)研究(存儲(chǔ)版)
【正文】 和截距可得到E 和A 的值。為了能夠較好地反映混合樣品的失重特性, 主要針對(duì)熱重分析中失重最劇烈的階段進(jìn)行分析、計(jì)算、構(gòu)建熱解的表觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型和求解主要的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。圖圖5分別為稻稈、氫氟酸脫灰稻稈分別與煤按不同比例混合熱解的實(shí)際TG、DTG 曲線與按比例折算曲線的對(duì)比圖。隨著煤摻混比例的增加, 第一段劇烈失重區(qū)域中的熱解速率減弱, 表現(xiàn)為DTG曲線的第一峰值相對(duì)降低。生物質(zhì)熱解DTG 曲線有兩個(gè)重疊峰和一個(gè)拖尾峰, 左邊兩峰重疊得到一個(gè)單峰。酸處理后的稻稈苯醇抽提物含量與半纖維素略有下降,引起纖維素相對(duì)含量略有增加,木質(zhì)素含量相近。2 結(jié)果與討論2. 1 稻稈預(yù)處理效果金屬含量分析采用ICPAE法, 儀器為 JA IR IS 1000 DUO HR全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國(guó))。為了分析煤與生物質(zhì)共熱解過(guò)程中生物質(zhì)中揮發(fā)分與灰分分別對(duì)煤熱解氣化的影響, 對(duì)稻稈樣品進(jìn)行了脫灰分和脫揮發(fā)分處理。對(duì)混合熱解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與單獨(dú)熱解參數(shù)按混合比例后特性參數(shù)分析表明, 混合熱解導(dǎo)致固體產(chǎn)物產(chǎn)率提高。關(guān)鍵詞: 生物質(zhì)。處理樣品經(jīng)去離子水洗至中性, 過(guò)濾去除濾液后置于105℃烘箱中24h得到干燥的脫灰稻稈,分別記為HA :把稻稈樣品迅速放入預(yù)先升至900℃的管式爐中, 在氮?dú)鈿夥罩型Ａ?0 min, 氮?dú)饫鋮s至室溫, 制得稻稈半焦。酸洗引起稻稈中K、Na、Mg、S含量的降低, HF 酸洗還去除了大部分Si元素, 兩種酸對(duì)Al、Fe、Ca元素去除能力較弱, 與文獻(xiàn)不一致[ 9～11] 。 熱解速率受到固體物料表面與氣體接觸情況的影響,本實(shí)驗(yàn)利用N3吸附數(shù)據(jù)給出了預(yù)處理前后稻稈顆粒的比表面積 、孔容積及平均孔徑,見(jiàn)表4。煤熱解溫度段( 350℃～650℃ )高于生物質(zhì)熱解溫度段(200℃～550℃) ,熱解固體產(chǎn)物高, 揮發(fā)分析出速率明顯低于生物質(zhì)。為了進(jìn)一步了解生物質(zhì)對(duì)煤熱解的影響, 從熱解殘余固體量和熱解速率角度出發(fā), 分別將生物質(zhì)樣品與煤?jiǎn)为?dú)熱解時(shí)各溫度點(diǎn)的殘留固體量和熱解速率進(jìn)行折算, 折算式如下:式中TG 為各溫度點(diǎn)熱解殘留固體量, mg。除65%混合比例不明顯外,實(shí)驗(yàn)半焦產(chǎn)率均高于計(jì)算值,這可能是由于稻稈半焦促進(jìn)煤裂解產(chǎn)生的焦油發(fā)生二次裂解部分縮聚轉(zhuǎn)化為焦炭。 w % 為反應(yīng)結(jié)束后最終固體質(zhì)量, mg。煤中混入生物質(zhì)后其活化能與指前因子都發(fā)生了規(guī)律性變化, 混合物料的第一段活化能和指前因子隨煤混合比例的增加而減少?；旌衔锪蟽啥螣峤饣罨芘c指前因子均呈現(xiàn)出補(bǔ)償效應(yīng)。酸洗脫灰后的生物質(zhì)固體產(chǎn)物降低、熱解溫度向高溫段移動(dòng),脫灰生物質(zhì)、脫揮發(fā)分生物質(zhì)與煤混合后都能促進(jìn)固體產(chǎn)物產(chǎn)率的提高。 E 為表觀活化能, kJ/mol；R 為氣體常數(shù), 8. 314 J/ ( mol/K )。圖6?? 稻稈半焦與煤以不同比例混合后DTG、TG曲線實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值的對(duì)比2. 3熱重反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析由于煤和生物質(zhì)成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜使其熱
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