生物質(zhì)與煤熱重分析及動力學研究(編輯修改稿)
2025-05-01 23:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 灰含量,降低了生物質(zhì)的固體產(chǎn)物產(chǎn)率.2. 2. 2 不同生物質(zhì)以及稻稈脫灰對共熱解的影響圖3為不同比例的稻稈與煤混合熱解的DTG曲線。在熱解DTG曲線上呈現(xiàn)兩個重疊峰, 分別與生物質(zhì)、煤熱解的劇烈失重相對應, 兩個峰值的強弱與煤摻入的比例有關(guān)。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降低。不同混合比例的生物質(zhì)與煤熱解特性參數(shù)見表5。表5中揮發(fā)分起始析出溫度tv、最大揮發(fā)分析出溫度tmax所對應的溫度等參數(shù)均根據(jù)計算機采集數(shù)據(jù)軟件利用切線法直接得到 。為了進一步了解生物質(zhì)對煤熱解的影響, 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)樣品與煤單獨熱解時各溫度點的殘留固體量和熱解速率進行折算, 折算式如下:式中TG 為各溫度點熱解殘留固體量, mg。 R 為各溫度點的熱解速率。 x為煤在混合物料中的質(zhì)量分數(shù)。b代表生物質(zhì)。l代表褐煤。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際TG、DTG 曲線與按比例折算曲線的對比圖。由圖圖5可知,混合物料熱解的實際的TG、DTG曲線與按比例折算后的曲線略有偏差,不同混合比例下的熱解焦炭產(chǎn)率都比相應的計算值高,體現(xiàn)出的不僅僅是加和特征。圖4 稻稈與煤以不同比例混合后DTG、TG 曲線實驗值與計算值的對比2. 2. 3稻稈脫揮發(fā)分對共熱解的影響圖6為脫除揮發(fā)分之后的稻稈半焦與煤混合熱解的實際 TG、DTG曲線與按比例折算曲線的對比圖。除65%混合比例不明顯外,實驗半焦產(chǎn)率均高于計算值,這可能是由于稻稈半焦促進煤裂解產(chǎn)生的焦油發(fā)生二次裂解部分縮聚轉(zhuǎn)化為焦炭?；旌衔锪戏磻俾逝c計算值相比沒有明顯規(guī)律,且tmax基本相同。由于半焦在預處理過程中大量的鉀元素在高溫下隨揮發(fā)分析出流失, 表明鉀是促進熱解在較低溫度下發(fā)生的主要催化元素。稻稈半焦中其他金屬含量較高對煤的熱解起催化作用, 促進了煤焦的生成。圖6?? 稻稈半焦與煤以不同比例混合后DTG、TG曲線實驗值與計算值的對比2. 3熱重反應動力學分析由于煤和生物質(zhì)成分結(jié)構(gòu)復雜使其熱解過程包括許多平行反應與連續(xù)反應。為了能夠較好地反映混合樣品的失重特性, 主要針對熱重分析中失重最劇烈的階段進行分析、計算、構(gòu)建熱解的表觀反應動力學模型和求解主要的反應動力學參數(shù)。根據(jù)化學反應中質(zhì)量守恒定律、A rrehenius方程以及微商法確定熱解過程的表觀反應力為： 式中反應轉(zhuǎn)化率 w0樣品初始質(zhì)量, mg。 wt為反應某時刻樣品質(zhì)量, mg。 w % 為反應結(jié)束后最終固體質(zhì)量, mg。 k 為Arrehenius方程的速率常數(shù), s 1。 t為時間, m in。 A 為指前因子。 E 為表觀活化能, kJ/mol；R 為氣體常數(shù), 8. 314 J/ ( mol/K )。在恒升溫速率條件下, 升溫速率dT/dt為常數(shù),代入上式得到: 上式方程右邊第一項可近似看作常數(shù),對
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