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煤与生物质(稻秸秆)共热解反应及动力学分析二

发布日期:2017-08-07发布人:吉姆克能源机械点击次数:0
三 实验结果与剖析
 
1  生物质(稻秸秆)与煤单独实验结果及剖析
 
   对生物质及煤的热重实验已有很多学者研讨过[9-12]。本次实验主要用来作比照实验。
 
图1 稻秸秆、褐煤和无烟煤热解曲线
 
 图1为三种样品单独热解的TG和DTG曲线。由图可知,稻秸杆在50℃以上由于枯燥和水剖析出开端明显的失重;在200℃-400℃主要为半纤维素和纤维素吸热合成使失重速率加快且在325℃到达最大,热解后含碳较少;在大于400℃后,主要为木质素的热解,反响速率较低,热解后含碳较多。另外,无烟煤由于水分、挥发分少,最大热解速率小于褐煤且对应的热解区间也比褐煤倾向高温区。两种煤的热解过程中都呈现两个热解效率的顶峰。第一个峰值,主要是一次气体析出,此时放出含有C、H、O的化合物;第二个峰值主要为二次气体析出形成,主要是甲烷和氢,量比拟的小。与生物质相比,两种煤热解所需求的温度较高,其热解总发作在比生物质热解温度高的区域。
 
表2中列出了不同混合比例的稻秸秆与煤(褐煤及无烟煤)的热解参数。由表能够看出,稻秸秆的参入有利于这两种煤的热解向低温段挪动。但是随着稻秸秆参混比例的上升,这种促进作用反而降落。归其缘由是由于生物质的参加对煤的热解过程同时有促进和抑止两方面的作用[7]:一方面,在生物质热解后的灰中碱金属含量比拟高。稻秸秆热解后,灰中K20、N2O、Ca2O含量较高。这些碱金属对煤的热解起到一定的催化作用;其次,稻秸秆中H/C为0.16 ,煤约为0.07。在煤热解过程中,假如氢可以恰当地分配给碳原子,则煤中的氢量简直足以使之全部挥发。但由于煤的构造特性,氢主要以化合水(来源于羟基)和高度稳定的轻质脂肪烃(如甲烷及乙烷)的方式逸出,因此使急需氢的其他碳原子无缘与氢分离。在煤化工中,加氢热解能够进步煤热解转化率,进步焦油产量,改善焦油质量。生物质的H/C比率高,内部氢足以使其完整挥发,氢气氛围对煤的热解影响较大,能够作为煤很好的供氢剂。在生物质混合物与煤共热解过程中,生物质混合物提早热解产生氢,而煤是贫氢物质,在共热解中,生物质中的氢有可能转移到褐煤中,有利于褐煤的热解;另一方面,由于生物质密度仅为褐煤的一半左右,在热解中还会呈现软化、变形以至活动,生物质可能在煤挥发分热解析出之前黏附、掩盖在煤粉颗粒外表,梗塞煤微细孔,障碍煤的挥发分的逸出和扩散,因此使生物质与煤共热解过程中褐煤挥发剖析出温度升高。综合上述两方面缘由,当稻秸秆参混比例较低时,对煤热解的促进作用强于抑止作用,使两种煤的最大热解速率所对应的温度降低,使热解向低温区挪动;但是随着稻秸秆参混比例的上升,大量的稻秸秆高温颗粒流化掩盖在煤粒外表,这种抑止作用加强,使煤的主要热解区向低温段挪动的水平降落,以至相关于混比拟小的状况有所倒退。如稻秸秆生物质与无烟煤比例为2:3时,Tmax2为512℃,而当比例为3:2时,Tmax2反而上升为523℃。
   当稻秸秆参混比例在80%以上时,热解过程简直跟稻秸秆单独热解过程相同,这是由于稻秸秆的热解发作在煤热解之前,并且煤中碱金属含量十分低,其对生物质的催化作用能够疏忽不计。
   另外,从表2中还可知,稻秸秆对煤的热解的促进作用依据煤种的不同,影响状况也不完整相同。在无烟煤和褐煤的比照中,能够看出,随着煤龄的增加,这种促进作用是削弱的。在参混比例为3:2时,稻秸秆使褐煤的第二个热解顶峰段提早了28.3℃,而对无烟煤只提早了8.5℃。这可能与煤自身的活性有关,褐煤中挥发分的含量较高,热解温度较低,煤的活性也比拟的大,高活性的煤焦有很强的吸附才能,能很好的吸收生物质热解后产生的催化粒子,在生物质中碱金属的催化下,促进效果比无烟煤的状况要好得多。
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