【正文】 質(zhì)量變化成比例，這個(gè)力又與線 圈中的電流成比例，因此只需測(cè)量并記錄電流的變化，便可得到質(zhì)量變化的曲線，其原理見圖 31 所示。 再在 900℃溫度條件下按照以上步驟做三組平 行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 表 328 900℃ 條件下 各坩堝所加填料量 單位 (g) 坩堝 編號(hào) 1 2 3 5 6 7 10 11 12 鋸末 KMnO4 表 329 以鋸末為燃料 KMnO4 為催化劑 900℃ 煅燒數(shù)據(jù) 坩堝編號(hào) 煅燒前總質(zhì)量 (g) 煅燒后總質(zhì)量 (g) 質(zhì)量變化量 (g) 1 2 3 5 6 7 10 11 12 對(duì)鋸末、 KMnO4， 900℃ 煅燒前后質(zhì)量變化量之和與混合樣煅燒前后質(zhì)量變化量進(jìn)行對(duì)比，數(shù)據(jù)如下： 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 19 表 330 純樣與混合 樣質(zhì)量變化 數(shù)據(jù)對(duì)比 坩堝編號(hào) 變化量 (g) 1+5 10 2+6 11 3+7 12 由表 330 可以看出催化劑的加入有助于生物質(zhì)燃料的燃燒，使生物質(zhì)燃料燃燒的更充分。 167。再將表 317 與表 37 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較， 在本試驗(yàn) 所得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上， 可以認(rèn)為同一燃燒溫度，當(dāng)生物質(zhì)燃料同為鋸末的情況下， MnO2 作為催化劑時(shí) 生物質(zhì)燃料煅燒前后的失重量大于 Fe2O3 作催化劑時(shí)的失重量 。 167。 通過比較表 34 與 表 37 可以看出，在高溫下鋸末的燃燒相對(duì)低溫來說更充分， 在本 試驗(yàn) 所得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上， 可以認(rèn)為當(dāng)以 MnO2 為催化劑，鋸末作為生物質(zhì)燃料的情況下，高溫下 MnO2 的催化性能表現(xiàn)的更明顯， 生物質(zhì)燃料燃燒的更充分。分 3 個(gè)樣： (1)鋸末， (2)MnO2， (3)鋸末、 MnO2 混合物。 初步熱失重分析 167。 試驗(yàn)方法 本試驗(yàn) 以鋸末、玉米秸稈為生物質(zhì)燃料，選 MnO2， Fe2O3， KMnO4 做催化劑， 分別采用初步熱失重分析法、熱重分析法及 X 射線衍射分析法對(duì)生物質(zhì)燃料與催化劑混合燃燒 的情況，生物質(zhì)燃料、催化劑單獨(dú)燃燒的情況 進(jìn)行了研究分析。 試驗(yàn) 材料 167。 在生物質(zhì)燃燒過程中 ， 因生物質(zhì)含有較多的水分和堿性金屬物質(zhì) (尤其是河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 5 農(nóng)作物秸稈 )， 燃燒時(shí)易引起積灰結(jié)渣損壞燃燒床 ， 還可能發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象 。 另外 ， 為了提高生物質(zhì)在小型燃燒裝置上的利用效率 ， 浙江大學(xué)還致力于成型燃燒技術(shù)和流化床混燒技術(shù)的研究。通過熱分析 試驗(yàn) 對(duì)米糠 、 木屑兩種典型粉末狀生物質(zhì)以空氣為氧化劑和以 M 為氧化劑的不同情況進(jìn)行了對(duì)比研究 。 167。 全世界每年通過光合作用生成的生物質(zhì)大約有 1200億 t， 其中僅 1%用作能源 ， 但它已為全世界提供了 14%的能源 ， 并成為世界上 15億人口賴以生存的 主要能源。 另外 ， 由于生物質(zhì) 燃料熱值低且理論燃燒溫度低 ， 因此 NOx的生成 率相應(yīng)也較低。 相對(duì)而言 ， 我國(guó)在生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用方面的成功例子很少 ， 相應(yīng)的開發(fā)研究急需加強(qiáng)。 目前國(guó)外主要利用的生物質(zhì)資源有秸稈、草本植物、能源矮林、一 些優(yōu)良的雜交喬木及森林的采伐剩余物。 建議 .........................................................................................29 參考 文獻(xiàn) ............................................................................................ 30 致 謝 .............................................................................................. 32 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 1 第 1章 前 言 167。 熱重分析 .................................................................................19 167。 試驗(yàn)試劑 ........................................................................... 6 167。 關(guān)鍵詞 ：生物質(zhì)燃料，催化劑， 熱 重分析， X 射線衍射分析 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） III NEW TECHNOLOGY OF BIOMASS FUEL COMBUSTION BY CATALYST ABSTRACT It is an effective way of using renewable energy to use biomass as fuel. However, there are some disadvantages, such as plex operating conditions and inadequate bustion in the directburning method. The use of solid catalyst is a new way. In this thesis, primary thermogravimetic analysis has been used to determine the change of biomass fuel sawdust and straw which burning with catalysts of MnO2, Fe2O3 and KMnO4 at different temperatures. Thermogravimetic ana lys is has been used to research and pare the different bustion processes of sawdust burning with air and MnO2. Xray diffraction analysis has been used to do qualitative analysis of MnO2 when it is not burning, burning solely, and burning as catalyst. The results show that, the catalytic effect of MnO2 is better than the other, and it is a good catalyst. Biomass fuel sawdust bust with MnO2 can significantly improve the bustion performance of biomass fuel. Also, sawdust bust with MnO2 can reduce the ignition temperature of biomass fuel and make the bustion process more focused. MnO2 which is not burning may contain Mn, gammaMnO2, epsilonMnO2. After bustion at high temperature, MnO2 is deoxidized to Mn3O4. At the same time, MnO2 plays the role of oxidant and help biomass fuel to burning. MnO2 burning more fully when it bust with biomass fuel than it burning solely. KEY WORDS: biomass fuel, catalyst, thermogravimetic analysis, Xray diffraction analysis 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） IV 目 錄 第 1 章 前 言 ..................................................................................... 1 167。 本課題 采用 初步 熱失重分析法， 分別 測(cè)定 了 MnO2， Fe2O3， KMnO4 三種催化劑在不同溫度下 與不同 生物質(zhì)燃料 鋸末、玉米秸稈 混合 燃燒 時(shí) ，燃燒前后生物質(zhì)燃料質(zhì)量 的 變化。 采用熱重分析法，對(duì)鋸末這種生物質(zhì)燃料以空氣為氧化劑及以 MnO2 為催化劑的燃燒過程進(jìn)行 了 對(duì)比研究。 生物質(zhì)能源 ............................................................................. 1 167。 試驗(yàn)方法 .................................................................................. 7 第 3 章 催化氧化燃燒工藝研究 .......................................................... 8 167。 熱重分析法原理 ...............................................................19 167。 生物質(zhì)能源 生物質(zhì) (biomass)是指有機(jī)物中除化石燃料外的所有來源于動(dòng)、植物能再生的物質(zhì)。 如禾本科作物如芒草 ， 單產(chǎn)可達(dá) 50～70t/hm2[4]， 丹麥、芬蘭、法國(guó)、 英國(guó)等國(guó)家已經(jīng)研究培育出了多種柳樹和雜交楊樹 ， 美國(guó)小面積試驗(yàn)柳樹商業(yè)產(chǎn)量為 50t/hm2[5]。 在眾多的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)中 ， 生物質(zhì)燃燒技術(shù)無疑是最簡(jiǎn)便可行的高效利用生物質(zhì)資源的方式之一 [7]。生物質(zhì)燃料可稱為清潔能源。 在我國(guó) ， 生物質(zhì)在能源消耗中占有舉足輕重的地位 ， 它僅次于河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 3 煤而成為第二大能源 ， 在全部能源消耗中約占 20%， 特別是在農(nóng)村能源消費(fèi)中 ， 生物質(zhì)能約占生活用能的 70%， 占整個(gè)用能的 50%， 總量約有 6億 t用作能源 [1]。 研究現(xiàn)狀 以前人類對(duì)生物質(zhì)能的利用基本上是以直接燃燒的方式利用它的熱量。 從研究 可知 ， 添加固態(tài)氧化劑 M 能顯著改善粉末狀生物質(zhì)燃料的燃燒性能 ： (1)降低粉末狀生物河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 4 質(zhì)燃料的著火溫度 。 浙江大學(xué)閻常峰等 [14]設(shè)計(jì)了變截面管式布風(fēng)流化床用以研究不同顆粒粒度、不同床層高度、不同截面流速、 布風(fēng)的均勻性以及非平衡布風(fēng)時(shí)顆粒的流化特性 ， 為測(cè)試燃燒所需物料的流化特性對(duì)焚燒的著火 、 氣化 、穩(wěn)定燃燒及污染物生成特性提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 加拿大的 Ergudenler等 [17]對(duì)麥稈氣化的燒結(jié)現(xiàn)象進(jìn)行了試驗(yàn)研究 ， 得出除溫度外 ， 風(fēng)量也對(duì)燒結(jié)有影響。 樣品采集 本試驗(yàn)所選的生物質(zhì)燃料為鋸末、玉米秸稈。 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 8 第 3章 催化氧化燃燒工藝研究 167。 初步熱失重分析 原理 熱失重就是通過對(duì)物質(zhì)加熱，使物質(zhì)逐漸揮發(fā)、分解 或燃燒 ，測(cè)量 它 隨溫度升高 時(shí) 重量的變化 。分別放入已稱重的坩堝內(nèi)， 600℃條件下在箱式電阻爐中煅燒 1h。 選 MnO2 為催化劑，以玉米秸 稈為生物質(zhì)燃料， 取催化劑與生物質(zhì)燃料質(zhì)量比為 2。 以 Fe2O3 為催化劑的初步熱失 重分析 選 Fe2O3 為催化劑，以鋸末為生物質(zhì)燃料，取催化劑與生物質(zhì)燃料質(zhì)量比為 2。 選 Fe2O3 為催化劑，以玉米秸稈為生物質(zhì)燃料， 取催化劑與生物質(zhì)燃料質(zhì)量比為 2。 以 KMnO4 為催化劑的初步熱失重分析 選 KMnO4 為催化劑，以鋸末為生物質(zhì)燃料，取催化劑與生物質(zhì)燃料質(zhì)量比為 2。 比較表 330 與 表 327 可以看出，在高溫下鋸末的燃燒相對(duì)低溫來說更充分， 在本 試驗(yàn) 所得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上， 可以認(rèn)為當(dāng)以 KMnO4 為催化劑，鋸末作為生物質(zhì)燃 料的情況下，高溫下 KMnO4 的催化性能表現(xiàn)的 更明顯， 生物質(zhì)燃料燃燒的更充分。 試樣在程序控溫下工作。河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 21 燃燒失重速率曲線 DTG 可以通過對(duì)曲線的數(shù)學(xué)分析得到。通過熱重分析 試驗(yàn) ， 對(duì) 鋸末 添加MnO2和不添加 (空白 )時(shí)的不同燃燒過程均作了研究 ， 得到了它們?nèi)紵^程的特性曲線 。 167。而物質(zhì)材料的性能，包括力學(xué)性能、物理性能、化 學(xué)性能等等，這些種種外在的表觀性能、屬性歸根到底都是由材料的廣義結(jié)構(gòu)所決定的。 樣品及樣品位置取向的調(diào)整機(jī)構(gòu)系統(tǒng)