煤与生物质
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生物质热解与煤热解气化比较与现状关键词:生物质煤热解研究表明[1],生物质与煤的热解特性差异很大;生物质热解温度低,热解速度快,而煤相对热解速度慢,热解温度高。
现今单一煤种的热解在各方面都已经得到广泛的研究,而生物热解方面也正在取得巨大的研究成果。
煤热解的气体产物以一氧化碳、甲烷和氢气为主,其中固体产物为固体焦和焦油。
生物质热解气化产物主要是不饱和烃类气体和大量的氢气,还有不饱和烃类液体例如苯等。
但是相比之下,由于大量水分的存在,生物质热解气化失重率比较大,而由于硫的掺杂,煤气化热解的产物中含有大量含硫氮化合物,使之燃烧会造成严重的环境污染。
为了提高脱硫脱氮的效率和改善煤单独热解产物不饱和度较高的问题,科学各界开始对生物质同煤共热解进行了研究和探索。
研究结果[2]表明,生物质可阻止强粘结性煤热解过程中颗粒之间的粘结,得到粒状焦炭;生物质热解生成较多的H2,有利于煤中硫和氮的脱除;同时随着温度的升高、煤粒度的减小和煤变质程度的降低,热解脱硫和脱氮率增大。
根据研究[2]可知,生物质热解的最大热解峰(低于400摄氏度)和煤的最大热解峰(高于400摄氏度)不重合,而且差值有的在100摄氏度以上。
由此可知,生物质与煤共同热解没有明显的协同作用。
为了解决不同步热解的问题,科学界提出了两步法煤与生物热解、利用煤的黑度比生物质高的特点以辐射的加热方式进行同步加热、两段管式炉分步控温进行热解等。
这些方法的核心都在于利用生物质的富氢产物为煤脱硫脱氮提供天然低廉的氢来源,同时也提高了煤的轻质液相产率,气体中的不饱和烃含量降低,将富裕的生物氢转移到了缺氢的煤焦中。
鉴于生物质与聚合物及生物质与煤的共热解或两步法热解具有很大的优势,加强生物质与聚合物的共热解和生物质与煤的共热解及两步法热解的研究显得很有必要。
深入研究生物质与聚合物共热解的协同作用的机理,加强研究生物质与煤共热解中脱硫、脱氮及固体焦具有较强吸附能力的机理,同时,进一步研究改进生物质与煤两步法热解的工艺,为实现生物质中富裕的氢向煤的转移提供可能。
生物质和煤混合燃烧试验研究的开题报告一、选题背景和研究意义生物质作为一种可再生的能源资源,在当前全球化的能源环境下得到广泛的关注,其使用具有较高的经济和社会效益。
而煤作为传统的能源资源,在经济发展中仍然具有重要的地位。
考虑到生物质和煤各自的优缺点,通过生物质和煤的混合利用,不仅可以实现资源的高效利用,而且可以符合环保要求。
因此,对于生物质和煤混合燃烧技术的研究和应用,具有重要的现实意义和发展前景。
二、研究目的和内容本研究旨在通过生物质和煤混合燃烧试验,研究生物质和煤混合燃烧的热效率、排放特性和燃烧稳定性等参数,并评价该技术的可行性和适用性。
具体研究内容包括:1.生物质和煤混合燃烧试验设计和方案制定;2.燃烧试样制备及性质测试,包括燃烧热值、挥发分、固定碳、灰分等参数;3.试验燃烧设备的配置及试验条件的设定;4.对生物质和煤混合燃烧过程中的热效率、排放物特性和燃烧稳定性进行分析和评估。
三、研究方法和技术路线本研究将通过实验室的生物质和煤混合燃烧试验装置进行试验研究,根据试验要求和燃烧特点,制定试验方案和工艺流程,准确控制试验条件,进行试样的制备和试验室温度、氧气含量等参数的调控,从而得到正确的试验结果。
根据所得数据,对生物质和煤混合燃烧过程中的排放物特性、燃烧稳定性、熔融炉温度等参数进行分析和评价。
四、可行性分析和研究预期结果本研究的实验方案科学、合理,试验条件和试验设备满足试验要求。
通过对生物质和煤混合燃烧过程的研究,可以得到生物质和煤混合燃烧的热效率、排放特性和燃烧稳定性等性能参数,为生物质和煤混合燃烧技术的应用提供科学依据。
参考文献:1. 蔡家豪. 生物质能源的应用现状与前景分析[J]. 中国科技论文,2009(16);2. 马建成. 煤炭资源的开发利用及对环境的影响分析[J]. 硬质合金,2007(1);3. 徐月华. 生物质能在能源领域的应用研究[J]. 四川农业大学学报,2015(1).。
生物质水热煤化工艺
生物质水热煤化工艺是一种利用生物质作为原料,通过水热条
件下的化学反应将生物质转化为煤化工产品的技术过程。
这种工艺
可以被用于生产生物质煤、生物质炭、生物质沥青等产品。
在这个
过程中,生物质经过水热条件下的高温高压处理,发生裂解、聚合、重排等化学反应,最终形成类似于煤炭的煤化工产品。
生物质水热煤化工艺的优点之一是可以充分利用可再生资源,
有利于减少对化石燃料的依赖,有利于环境保护和可持续发展。
此外,生物质水热煤化工艺还可以实现生物质资源的高值利用,提高
生物质能源的利用效率。
然而,生物质水热煤化工艺也面临一些挑战。
首先,工艺条件
的控制和优化是一个复杂的问题,需要克服生物质成分复杂、反应
条件多变等难点。
其次,生物质水热煤化工艺的产品性能和稳定性
也需要进一步提升和验证。
此外,生物质水热煤化工艺的经济性和
可行性也需要进行深入的评估和研究。
总的来说,生物质水热煤化工艺作为一种新兴的生物质能源转
化技术,具有巨大的发展潜力,但在实际应用中仍然需要不断地进
行科学研究和工程实践,以解决相关的技术难题,推动该技术向产业化应用迈进。
生物质与煤粉混合试验研究方法近年来,随着环境保护意识的提高,可再生能源已经成为新型可持续发展经济体系的主要支柱之一。
其中,生物质能作为一种可再生资源,具有较高的热值、可生物降解性和可再生性,因此被越来越多的人所重视。
然而,生物质能在实际应用中具有较低的发电效率,因此,在加强研究和探索方面,生物质和煤粉混合燃料的发电性能成为研究热点之一。
为此,作者提出了一种生物质与煤粉的混合试验研究方法,旨在改善生物质发电效率。
该研究方法的主要内容如下:首先,根据实际用途确定混合比例,并采集生物质粉末及煤粉样品;其次,对采集的研究样品进行配料,并在恒温下进行少量水分结合试验,以确定最佳混合比例;第三,确定最终混合物后,将混合物放入发电机中进行可靠性试验;最后,通过与原始生物质发电机的对比,确定混合比例对发电效率的影响。
研究发现,适当的混合比例可以显著提高生物质发电效率。
实验中,当生物质和煤粉混合比例为1:1时,可以提高发电效率,且随着混合比例的增加,发电效率可以达到预期的最高水平。
此外,实验中混合物中的煤粉能够形成一定的保护层,抑制外来空气对生物质燃料的燃烧,从而进一步提高发电效率。
此外,研究还发现,混合比例不仅可以影响发电效率,还可以影响燃料的温度、发电量、煤粉排放及气体排放量等综合性能。
综上所述,生物质与煤粉混合燃料的试验研究方法可以有效提高生物质发电效率,同时也有助于改善燃料温度、发电量、煤粉排放及气体排放等综合性能。
因此,本研究方法可作为一种高效可行的再生能源利用技术,为可再生能源的开发及应用提供了一定的借鉴和参考。
总之,本文介绍了一种生物质与煤粉混合试验研究方法,旨在优化生物质发电效率,改善燃料温度、发电量、煤粉排放及气体排放等综合性能。
此外,本研究方法可作为可再生能源开发及应用的参考,为未来可再生能源发展和利用提供借鉴。
生物质和煤混合的国内外发展现状广义上能量转换时提高变化和行为(热量、运动等)的能力,生物质直接或间接来源于不久由光合作用产生的各种原料。
生物质能是指与生物质有关的能源,生物质燃料是生物质能的载体,被认为是可再生能源。
世界范围内对开发利用生物质能的兴趣不断增加,主要愿意在于:政治利益,例如,减少对石油进口的依赖;创造就业机会--生物质燃料产生的岗位超过煤和石油的20倍;环境效益,包括温室气体减排、减少酸雨和改良土壤。
迄今为止仍有大量潜在的生物质资源未被开发利用,如果引进合适的技术,生物质燃料能够满足部分能源需求。
因此世界上很多国家已经开始发展木柴和生物质能现代化利用技术。
比如,近年来很多研究者致力于煤与废弃生物质共液化的研究。
无论从技术方面还是经济方面看,共液化都优于二者单独液化。
由于废弃生物质的供给较不稳定,与煤共液化易于维持稳定的原料供给。
另一方面现有煤液化工艺所需反应条件苛刻,氢耗大,使其工业化困难。
而一些研究表明,当煤与木质素共液化时,煤的液化温度可降低。
而且不同研究者得到的实验结果都表明,与煤单独液化相比,煤与生物质共液化所得到的液化产品质量得到改善,液相产物中低分子量的戊烷可溶物有了增加。
其实,我们国内也有这方面的研究。
最近华东理工大学分别进行了生物质(包括稻壳,木屑和木屑的水解残渣)的单独液化和与生物质的共液化。
结果表明生物质的加入确实促进了煤的裂解,减缓了液化条件。
从而可在较温和的条件下得到高的转化率和油产率。
该校研究者认为,因生物质的起始裂解温度较低,通过应用适当的催化剂和控制升温速率,使生物质的裂解和煤的裂解过程相匹配是有可能的。
这样就可利用生物质中较高的氢碳比和其裂解产生的活化氢,达到减缓煤液化条件和所需氢耗的目的。
目前煤与生物质共液化的工作尚处在起步阶段,生物质对煤的作用也未能完全了解。
有人认为由于木质素中含有苯酚类基团,而使用含有苯酚类基团的溶剂进行液化时,煤的转化率有显著增加,故可能是由于这类基团使煤中的醚键断裂,或者由于氢键的作用增加了煤碎片的溶解性。
煤与生物质耦合燃烧的协同效应周巍;王浩帆;熊晟熙;蒋思磊;何晓燕;马晓春;娄春;姚斌【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2024(30)2【摘要】生物质燃料是替代化石燃料的重要能源,在燃煤机组上掺烧生物质是当下生物质能利用的主要途径。
由于煤和生物质耦合燃烧过程中存在协同效应,生物质燃料与煤耦合燃烧性能与二者单独燃烧的燃烧性能差异无法通过化学成分或相关性质算术平均来确定,与此同时,生物质中富含的碱金属K也会加重受热面结渣倾向。
为研究煤与生物质混合燃烧过程中协同效应,选取神府烟煤与板栗壳作为试验样品,通过混合、研磨与压制,制备成圆饼形颗粒并在Hencken平焰燃烧器上进行燃烧试验。
利用高速摄像机结合图像处理技术计算着火延迟时间,利用光谱仪结合自发辐射理论测量燃烧过程中火焰温度、气相K浓度。
探讨耦合燃烧着火特性、燃烧特性与气相碱金属释放特性协同效应及其原因。
最后,结合灰分分析结果计算各工况结渣指数,获得燃烧气相碱金属释放量与结渣指数相关性关系。
结果表明:煤与生物质耦合燃烧着火延迟时间低于理论值,证明耦合燃烧着火存在协同效应,表现为促进着火。
受纤维素热解与碱金属元素催化共同影响,生物质质量分数为50%时,着火延迟时间与理论值之差达到最大1.91 s,协同效应最大;耦合燃烧释放的碱金属低于理论值,说明耦合燃烧气相碱金属释放协同效应表现为抑制气相碱金属释放,由挥发分-焦炭相互作用与无机反应共同控制,无机反应中Si、Al元素与K反应占主导;随气相K释放量增大,碱酸比与硅比数值增大,结渣倾向升高,结渣指数与气相K释放量间相关性系数均大于95%,说明气相K释放量与结渣指数高度相关,可见在线监测获得的气相K释放浓度具有判别结渣特性潜力。
【总页数】9页(P279-287)【作者】周巍;王浩帆;熊晟熙;蒋思磊;何晓燕;马晓春;娄春;姚斌【作者单位】江西赣能股份有限公司;华中科技大学能源与动力工程学院;新疆维吾尔自治区计量测试研究院【正文语种】中文【中图分类】TQ53;TK114【相关文献】1.生物质颗粒与煤粉耦合燃烧热态试验研究2.生物质与煤耦合燃烧电厂生物质掺烧比14C检测方法的研究进展3.生物质与煤耦合燃烧技术研究现状4.工业煤粉锅炉与生物质燃料耦合燃烧分析5.660 MWe机组煤粉炉耦合生物质气燃烧污染物排放分析因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
代替煤炭的新能源颗粒代替煤炭的新能源颗粒1000字煤炭作为一种传统的化石能源,虽然具有广泛的应用,但也带来了严重的环境问题和人类健康风险。
因此,寻找一种能够代替煤炭的新能源颗粒是当今世界各国面临的挑战之一。
本文将介绍一种可替代煤炭的新能源颗粒——生物质颗粒,并探讨其优点和挑战。
生物质颗粒是一种由生物质材料制成的固体燃料,它以柱状或球状颗粒形式存在。
生物质颗粒的主要成分是植物纤维,如木屑、秸秆、谷物秸秆、草木等。
这些原料容易获取和处置,资源丰富,可以有效减少大量的农业废弃物。
由于其可再生性和环保性,生物质颗粒成为了一种非常有潜力的代替煤炭的新能源。
生物质颗粒具有以下几个优点。
首先,生物质颗粒的燃烧效率高。
相比于传统的煤炭,生物质颗粒燃烧时释放的热量更高,可以更有效地转化为电能或热能。
其次,生物质颗粒燃烧产生的废气排放更为清洁。
相比于煤炭燃烧产生的大量二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等有害物质,生物质颗粒燃烧仅释放出少量的二氧化碳和水蒸气。
这对于减少大气污染和缓解温室效应具有重要意义。
此外,生物质颗粒的储存和运输比较方便,不需要像煤炭一样消耗大量的资源和能源。
然而,生物质颗粒作为一种新能源也面临着一些挑战。
首先,生物质颗粒的成本相对较高。
生物质颗粒的生产和加工需要耗费大量的人工与设备,成本较高。
其次,生物质颗粒的燃烧性能尚待提高。
由于生物质颗粒材料的特性和结构与煤炭不同,燃烧过程中的温度和燃料特性需要更好地控制和优化。
此外,生物质颗粒的储存和运输也需要特殊的设备和技术支持。
为了推广生物质颗粒的使用,需要在以下几方面进行改进。
首先,需要加大对生物质颗粒的研发和推广力度。
在材料选择、燃烧性能优化和设备改进方面进行研究,提高生物质颗粒的生产效率和燃烧性能,降低成本。
其次,政府应该制定相关政策,促进生物质颗粒的发展和应用。
建立完善的生物质颗粒产业链,提供资金和技术支持,鼓励企业和个人使用生物质颗粒作为替代煤炭的能源。
生物质与煤气混合燃烧技术
简介
生物质与煤气混合燃烧技术是一种将生物质和煤气混合后进行
燃烧的方法。
生物质是指植物和动物的有机物质,如木材、农作物
残渣和动物粪便等。
煤气是指通过煤的气化过程产生的气体燃料。
技术原理
生物质与煤气混合燃烧的技术原理是将生物质和煤气按一定比
例混合后供给燃烧设备。
生物质的燃烧产生的一氧化碳和氢气与煤
气中的气体燃料一起燃烧,可以提高燃烧效率和减少污染物排放。
技术优势
生物质与煤气混合燃烧技术具有以下优势:
- 减少温室气体排放:生物质燃烧过程中产生的二氧化碳可以
被植物再生吸收,相对于独立燃烧煤气减少了温室气体的排放。
- 资源利用充分:生物质作为可再生能源的一种,可以有效利
用植物和动物的有机物质,减少对传统能源的依赖。
- 燃烧效率提高:生物质与煤气的混合燃烧可以提高燃烧效率,减少能源浪费。
- 污染物排放减少:生物质燃烧过程中产生的污染物排放相对较低,混合燃烧可以减少污染物的排放。
应用领域
生物质与煤气混合燃烧技术可以应用于以下领域:
- 电力生产:将生物质与煤气混合后燃烧,供给发电机组产生电力。
- 工业加热:将生物质与煤气混合后燃烧,用于工业生产中的加热过程。
- 生活供暖:将生物质与煤气混合后燃烧,用于居民的供暖需求。
结论
生物质与煤气混合燃烧技术是一种可行的能源利用方式,具有减少污染物排放和提高能源利用效率的优势。
在未来能源转型和环境保护的背景下,生物质与煤气混合燃烧技术有望得到更广泛的应用。
煤与生物质(稻秸秆)共热解反应及动力学分析 发布时间:2009-10-16 阅读次数:218 字体大小: 【小】 【中】【大】
煤与生物质(稻秸秆)共热解反应及动力学分析 摘 要:本文利用综合热分析仪,对煤(褐煤、无烟煤)与稻秸秆按不同比例混合及各自单独热解反应进行了热解实验。结果表明,生物质与煤的热解过程可简化看作是在较低温度段(400℃以下)热解以生物质为主;在高温段(600℃~850℃)热解以煤为主。生物质对煤的热解过程有促进作用,随着生物质参混比例的上升,使煤的热解高峰区的温度向低温区移动。但是促进程度是随着生物质的量的增加而减小的,并且对褐煤的促进作用要比对无烟煤的作用明显。在动力学分析中,发现褐煤和生物质单独热解过程在整个热解温度范围内可用coats-Redfern法按反应级数n=1的过程来计算出热力学参数;但是两者混合后的热解过程,由于反应机理及过程发生了变化,并不能用简单的热解动力学模型来描述;最后,对无烟煤与稻秸秆(质量比例3:2)的混合物按升温速率分别为10℃/min和20℃/min的热解过程作了对比试验,总结出升温速率对热解反应的影响。 关 键 词:煤与生物质 稻秸秆 热重分析 动力学参数 中图分类号:TK6 一 引言 生物质是人类利用最早、最多、最直接的能源,同时也是低碳燃料和唯一可运输及储存的可再生能源,可实现CO2的零排放。我国生物质储量丰富,因此生物质能的开放和利用有着重大意义[1]。同时我国煤炭资源丰富,在今后很长一段时间内对煤炭的依赖性还很大。生物质与煤混合燃烧发电和热解转化技术是高效洁净合理利用我国两大优势能源的有效途径之一,不但可降低CO2、NOX 、SOX的排放量,而且可以有效解决生物质单独使用时的焦油问题。 对于煤与生物质共热解的问题,国内外的学者作了不同结论的实验研究。对于其协同性问题,存在两个对立的观点。Chatphol.M[2]、Collot.A.G[3]等人,各自在实验中得到无协同作用的结论;而Nikkhah.K[4]、McGee.B[5]等人则在共热解试验中得出有协同性的结论。阎维平[6]用生物质混合物与褐煤的共热解试验证明生物质粉末对煤的热解有一定的促进和抑制的作用,两者间有协同性存在;而李文[7]、李世光[8]等人则通过试验说明两者无明显的协同作用。虽然各国学者对煤与生物质的共热解,做了很多实验研究,但是对反应机理和有无协同性等问题并未作出结论。 由于煤的种类众多,生物质与煤共热解的特性与煤的种类也应该有关,且还没学者对共热解过程进行深入的动力学分析,因此,本实验选用稻秸秆作为生物质试样,与褐煤及无烟煤分别进行了共热解的实验研究,寻求共热解的影响因素并进行了动力学分析。 二 实验部分 1 实验样品 实验所考察的稻秸秆来自常州地区的稻子,褐煤选自云南富源煤矿,无烟煤来自山西长治的潞安矿。三者粒径均在20目到60目之间,将物料干燥后制成不同比例的试样,以备热重实验使用。表1为三种物料的工业分析参数; 名称 Mad Aad Vad Fcad 稻秸杆 18.16 15.97 53.52 11.85 褐煤 14.16 24.63 10.32 50.89 无烟煤 0.84 6.27 14.50 78.39 表1 试样的工业分析 Table 1 Industrial analysis of test samples 2 实验方法及仪器 采用德国制STA-49综合热分析仪,进行实验。将试样置于热天平支架的坩埚内,通入足量纯氮气,按规定的升温速率进行升温(10℃/min和一组20℃/min),由计算机控制和采集数据。气体流量为200mg/min,试样用量不超过1.5mg,温度范围由室温到1100℃左右。 三 实验结果与分析 1 生物质(稻秸秆)与煤单独实验结果及分析 对生物质及煤的热重实验已有很多学者研究过[9-12]。本次实验主要用来作对比试验。
图 2 稻秸秆与煤(褐煤及无烟煤)不同混合比热解TG及DTG曲线 Fig.2 The TG 、DTG curves of corn stalk and coal (lignite or hard coal) pyrolysis in different mass ratios. 质量比例 tv ts tmax1/tmax2 v % 质量比例 tv ts tmax1/tmax2 v 稻秸杆 184℃ 380℃ 285.2℃/325.5℃ 52.3 褐煤 430℃ 850℃ 453.9℃/731.2℃ 32.4 无烟煤 470℃ 1190℃ 531.3℃/692.6℃ 2320%稻秸杆与褐煤 175℃ 850℃ 321.9℃/718.1℃ 40.1 20%稻秸杆与无烟煤 175℃ 990℃ 316℃/516℃ 25
40%- 170℃ 820℃ 311.9℃/709℃ 56 40%- 180℃ 800℃ 336℃/523℃ 4260%- 170℃ 720℃ 322.9℃/702.1℃ 57.1 60%- 170℃ 650℃ 324℃/520℃ 5280%- 170℃ 400℃ 324℃/-- 63.6 80%- 170℃ 321℃ 321℃/-- 65
表2 不同混合比例的稻秸杆和煤(褐煤和无烟煤)的热解参数 Table.2 Pyrolysis characteristic parameter of corn stalk and coal (其中tv是热解挥发开始时温度,ts为热解稳定失重时温度,tmax1/tmax2分别为最大失重速率对应的温度,V%为试样中挥发分含量(包括水分)。) 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。由表可以看出,稻秸秆的参入有利于这两种煤的热解向低温段移动。但是随着稻秸秆参混比例的上升,这种促进作用反而下降。归其原因是由于生物质的加入对煤的热解过程同时有促进和抑制两方面的作用[7]:一方面,在生物质热解后的灰中碱金属含量比较高。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,如果氢能够适当地分配给碳原子,则煤中的氢量几乎足以使之全部挥发。但由于煤的结构特点,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)的形式逸出,因而使急需氢的其余碳原子无缘与氢结合。在煤化工中,加氢热解可以提高煤热解转化率,提高焦油产量,改善焦油质量。生物质的H/C比率高,内部氢足以使其完全挥发,氢气气氛对煤的热解影响较大,可以作为煤很好的供氢剂。在生物质混合物与煤共热解过程中,生物质混合物提前热解产生氢,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,在热解中还会出现软化、变形甚至流动,生物质可能在煤挥发分热解析出之前黏附、覆盖在煤粉颗粒表面,堵塞煤微细孔,阻碍煤的挥发分的逸出和扩散,因而使生物质与煤共热解过程中褐煤挥发分析出温度升高。综合上述两方面原因,当稻秸秆参混比例较低时,对煤热解的促进作用强于抑制作用,使两种煤的最大热解速率所对应的温度降低,使热解向低温区移动;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覆盖在煤粒表面,这种抑制作用增强,使煤的主要热解区向低温段移动的程度下降,甚至相对于混比较小的情况有所倒退。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,热解过程几乎跟稻秸秆单独热解过程相同,这是由于稻秸秆的热解发生在煤热解之前,并且煤中碱金属含量非常低,其对生物质的催化作用可以忽略不计。 另外,从表2中还可知,稻秸秆对煤的热解的促进作用根据煤种的不同,影响情况也不完全相同。在无烟煤和褐煤的对比中,可以看出,随着煤龄的增加,这种促进作用是减弱的。在参混比例为3:2时,稻秸秆使褐煤的第二个热解高峰段提前了28.3℃,而对无烟煤只提前了8.5℃。这可能与煤本身的活性有关,褐煤中挥发分的含量较高,热解温度较低,煤的活性也比较的大,高活性的煤焦有很强的吸附能力,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情况要好得多。 3 升温速率对混合物热解过程的影响 升温速率对热解的影响较为复杂。升温速率增加,样品颗粒可以迅速达到热解所需要的温度,这有利于热解。但是升温速率的增加又使得颗粒内外的温差变大,颗粒外层的热解气来不及扩散,有可能影响内部热解的进行。因此,稻秸秆与煤的混合物热解的快慢取决于这两个相反过程的作用的主次关系。
图3 不同升温速率下的无烟煤和稻秸秆共热解曲线 Fig.3 Pyrolysis performance of admixture with hard coal and corn stalk in different heat rate. 图3为不同升温速 率(10K/min和20K/min)下的无烟煤与稻秸秆按比例3:2参混的混合物的热解曲线。从图中可以看出,升温速率越高,失重曲线向温度高侧移动,即在相同的失重量下,所需要的热解温度也越高。在相同温度下,升温速率越低,热解越充分,余量也越少。在1200℃时,20 K/min的情况下,余量为64%,而10 K/min时,余量为57.6%。 4 热解反应动力学分析 1 稻秸秆与煤(褐煤及无烟煤)单独热解过程动力学分析 本文对样品热重分析的研究主要集中在失重最为剧烈的阶段,对该阶段分析计算构建热解的表观动力学模型,并用coats-Redfern[11]法来求解动力学参数。模型求解中,转化率、温度和时间可以由试验直接给出,动力学参数具体数据见表3 。 2 稻秸秆与褐煤混合物的动力学分析 稻秸秆与煤混合热解的过程还不完全清楚,也没有确定的动力学模型,所以很难求出准确的动力学参数。但进行一些近似计算获得相对的比较值,可以加深对共热解过程的了解。以上述的coats-Redfern法,求出稻秸秆与褐煤质量比例为1:4,2:3,3:2,4:1情况下的动力学参数(见表3)。