生物质与煤共热解特性研究
煤与生物质共热解工艺的研究进展
煤与生物质共热解工艺的研究进展摘要：热解是将固态原料转化为液体燃料、可燃气和焦的重要途径，是实现生物质资源清洁、高效利用的重要技术。
将生物质与煤混合共热解是生物质资源利用的重要方法，两者混合热解不仅有助于降低CO2的排放量，还能有效地解决能源短缺和环境污染带来的问题。
文章综述了煤与生物质共热解技术的研究进展，系统地介绍了共热解过程中煤与生物质的相互作用以及热解温度、混合比例、滞留时间、升温速率、矿物质成分、物料粒径和热解反应器类型等因素对热解过程的影响，并对煤与生物质共热解技术的发展前景进行了展望。
前言工业革命以来，化石资源的过度开发带来了资源短缺、环境污染、温室效应和全球气候变化等一系列问题[1]。
我们必须要加快能源结构体系的调整，加快可再生能源的开发、利用，以及实现资源的分级转化与梯级利用。
生物质是一种重要的可再生资源，具有与化石燃料相似的一些特性，能够部分替代化石能源，维持环境碳平衡，并具有较低的硫含量[2]。
生物质的利用不仅可以充分发挥农林废弃物等资源的价值、降低化石燃料的消耗，还可以降低燃料燃烧过程中污染物的排放量[3]。
与燃烧相比，热解能够实现生物质资源的高效、清洁利用，煤炭与生物质都可以通过热解的方式得到焦炭、热解气和焦油，并进一步合成化工原料，提取化工中间体[4]。
目前，对于煤和生物质单独热解气化方面的研究比较多。
Frau Caterina利用Sotacarrrbo型小规模气化炉对褐煤和木屑分别进行气化实验，当气化原料的进料速率同为24kwh时，获得的两种粗合成气的产率分别为79.67kg/h和23.32kg/h，热值分别为5.14MJ/kg和7.49MJ/kg[5]。
Li利用新型热解反应器对废木屑进行热解试验，在填料速率为300kg/h，热解温度为500℃的工况下产物中焦油、合成气和焦炭的含量(质量分数)分别为52.5％，27％和20.5％[6]。
相比于单独热解.煤与生物质的共热解不仅可以减少CO2，SOx和NOx的排放，减少因厌氧发酵而产生的NH3，H2S、氨基化合物和挥发性有机酸等化学成分的释放.而且可以改善生物质资源自身水分含量高、热值低和密度低等不利于单独热解的问题。
煤与生物质(稻秸秆)共热解反应及动力学分析
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。
生物质热解与煤热解气化比较与现状
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。
煤与生物质共热解的TGA_FTIR研究
由 3 000 cm 及 3 016 cm
~ 2 800 cm
- 1
处的 ∀ CH 3 和 ∀ CH 2 CH 吸收峰可以判断
- 1
处的芳香 H C
产物 中存在多 种饱和烃 和不饱和 烃, 且 其中 CH 4 ( 2 960 cm - 1 ) 及芳香烃 ( 3 016 cm - 1 ) 的含量较高 ; 由 1 900 cm ~ 1 650 cm 范围内的羰基 C 键伸缩振 动, 以 及 1 300 cm
0
引 言
点 , 单一煤种及生物质的热解反应特性和热解动力 学已有相当深入的研究.
[ 12 15]
国外对生物质与煤共
随着化石能源供应日益紧张及其利用给环境带 来压力的加剧[ 1, 2] , 未来对生物 质能的开发和 利用 越来越重要, 相关的研究已引起世界各国的高度关 注. 据估计, 每年生物质能源产量约 1 400 亿 t ~ 1 800 亿 t ( 干重 ) , 相当于目前总能耗的 10 倍 . [ 6] 目 前生物质是仅 次于煤、 石 油和 天然气 的第 四大 能 源.
表2 T able 2
S am ple SD and LC b lend SD and M C b lend SD LC MC
由表 2 可知, SD 单独热解时最大失重率对应的 峰值温度为 377. 61 ! , 长焰煤的热解 峰值温度为 480. 06 ! ; 当 BR 分别为 25% , 50% 和 75% 时 , t bmax 分别为 377. 90 ! , 382. 69 ! 和 389. 66 ! , 与 SD 单 独热解时的峰值温度较为接近 , 并随 BR 减小而升 高 ; tc max 分别为 454. 11 ! , 466. 62 ! 和 478. 56 ! , 与煤单独热解时的峰值温度较为接近 , 并随 BR 减 小而升高 . 由表 2 还 可以看出 , DT Gbmax 与 DT Gc max 随 BR 减小呈线性减小. 2. 2 生物质添加量对热解过程的影响 不同掺混比例下木屑与长焰煤在 700 ! 时共热 解红外 3D 谱见图 3. 由图 3 红外吸收特征峰可明确 识 别 热 解 产 物: 在 2 359 cm
生物质与煤炭共热解特性及协同作用的研究(摘要)
生
物
质
化
学
工
程
第４ ７卷
生 物 质 与 煤炭 共 热解 特 性及 协 同 作 用 的研 究 （ 摘要 ）
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ Ｓ ｙ ｎ ｅ ｒ ｇ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ Ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｄ ｕ ￣ ｎ ｇ Ｃ ｏ － ｐ ｙ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｂ ｉ ｏ ｍａ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ａ ｌ （ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ）
件下 ， 稻壳与褐煤相互作用时间增加 ， 协 同作用相对较 明显 。利用 Ｔ Ｇ — Ｄ Ｓ Ｃ对稻壳与褐煤单独热解及共热解过程 的热量 变化 进行 分析 。结果发现二者共热解 时的吸放热规律与单独热解 过程有所 不同 ， 在共 热解过程 中的高温 阶段需 吸收大 量热量 ； 即二者在共热解过程 中存在着复杂 的热量交换与相互影响 。 ２ ） 分别选用 Ｃ ｏ ａ ｔ ｓ － Ｒ ｅ ｄ ｆ ｅ ｒ ｎ积分法 、 Ｋ ｉ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ 微分法和 Ｄ Ａ Ｅ Ｍ法对稻 壳与褐煤单独 热解及共 热解过程进行 动力学分 析 。对 比发现 ， Ｄ Ａ Ｅ Ｍ法最适 于对共热解过程 的动力学特性分析 。由该方法计算 得到 的热解 活化能随着原 料转化率 的 升高 ， 大体都 呈现升高一平稳一升 高 的趋 势 ； 其 中， 稻壳 热解 平均 活 化能 约 为 １ ８ ０ ｋ Ｊ ／ ｍ ｏ ｌ ， 褐煤 热 解平 均 活 化能 约 为
４ ） 利 用 管 式 炉 及气 相 色谱 对 稻壳 与褐 煤快 速共 热解 及加 水 快 速 共 热 解 过 程 的气 体 产 物 进 行 研 究 。探 讨 原 料 添 加 水
对快速共热解过程 中稻壳与褐煤之间相互作用 的影响 ， 并确定 加水量对 快速共热解气 体产物影 响 的大 小。研究 结果发
生物质与低阶煤低温共热解转化研究_何选明
煤有贫氢的特点 ， 其热解转化率不高 ， 生物质是富氢 物质 ， 可以作为煤的供氢剂 ， 两者共热解不仅可以提 高煤的转化率 ， 降低生产成本 ， 还可以有效利用自然 资源
［ ８］
１． ２ 实验仪器与方法 １． ２． １ 实验 仪 器 ／ 实验采用 Ｇ Ｂ Ｔ ４ ８ ０—２ ０ ０ ０ 煤的铝甑低温干馏
45 40 35 30 25 20
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■ —— —Straight-chain
alkane
／质谱联用仪 （ ／ ） （ 配备 Ａ ５ ９ ７ ０ Ｎ 型气相色谱 Ｇ Ｃ Ｍ Ｓ ｉ － ｇ — — ， 型毛细管柱 ｌ ｅ ｎ ｔ １ ９ ０ ９ １ Ｓ ４ ３ ３Ｈ Ｐ ５ Ｍ Ｓ ０ ． ２ ５ｍｍ× ， 其 分 析 条 件 为： 载气 Ｈ 流速为 ｍ） ． ｅ ３ ０ｍ×０． ２ ５μ ／ ， 分流比为２∶１， 进样口温度为３ １． ０ｍ Ｌ ｍ ｉ ｎ ０ ０ ℃； 离子化电压为 ７ 离子源温 度 为 ２ Ｅ Ｉ源 ； ０ｅ Ｖ， ３ ０ ℃， 质量 扫 描 范 围 为 ３ 进样量为 ０ａ ｕ ｍ ～５ ０ ０ａ ｕ ｍ， 升温程序为从 ５ 以 ６ ℃／ ０． ２μ Ｌ； ０ ℃ 开始 ， ｍ ｉ ｎ 升至 保温 １ｍ 再以 ６ ℃／ 保温 ９ ０ ℃， ｉ ｎ， ｍ ｉ ｎ 升至 １ ７ ０ ℃，
● —— —Phenolic ▲ —— —Naphthaline derivatives
—— —Alkenes —Phenanthrenes ★ ——
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15 10 5 0
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煤与生物质共热解的协同特性研究
ａ ｎ ｄ ｂ ｉ ｔ ｕ ｍｉ ｎ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ａ ｌ ｉ ｓ ａ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ３ ５ ０℃ ａ ｎ ｄ ５ ０ ０ ｏ Ｃ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｖ ａ ｒ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ａ ｂ ｌ ｙ ． Ｗｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｌ ｏ ｓ ｓ ｉ ｓ ｓ ａ ｍｅ ， ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ
ｔ ｈ ｅ ｐ ｙ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ， ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ．Ａｔ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ， ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ
ＧＡＯ Ｙａ ｎ ， ＬＵ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｈｕ ｉ
（ １ ． Ｔ ｕ ｎ ｌ ａ ｎ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｃ ｏ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｃ ｕ ｊ ｉ ａ ｏ ０ ３ ０ ２ ０ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
大 。通 过 对 比实验 １ （ 将 样 品从 常 温加 热 至 ８ ５ ０ ｏ Ｃ并保 温 ３ ０ ｍｉ ｎ ） 和 实验 ２ （ 直接放 入 ８ ５ ０ ｃ Ｃ高
温 中并保 温 ３ ０ ｍ ｉ ｎ ） 的挥 发分 ， 说 明 实验 ２的挥发 性物 质 比 实验 １平 均值 升 高 约 １ ． ７ ５ ％； 随 着 混合物 中煤 质量 分数 的增加 ， 实 际挥 发 物 质 比理 论挥 发 物质 总体 有 升 高趋 势 ， 说 明 生物 质 的 存 在对 煤 的热解 有 一定程度 的协 同作 用。 关键 词 ： 煤； 生物 质 ； 热解 ； 热重 分析 ； 挥发 性物 质
水热炭化生物质与煤共热解和共气化特性研究
DOI: 10.19906/ki.JFCT.2022002水热炭化生物质与煤共热解和共气化特性研究何 清1，程 晨1，龚 岩1，丁 路1,* ，于广锁1,2（1. 华东理工大学 洁净煤技术研究所, 上海 200237；2. 宁夏大学 省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室, 宁夏 银川 750021）摘 要：煤和生物质共热化学转化有助于当前化石能源系统的低碳化发展。
本研究以烟煤和木质生物质为原料，研究煤和生物质共热解和共气化特性，并考察了不同水热炭化温度和生物质掺混比的影响。
利用热重分析仪和在线质谱分析共热解和共气化的协同作用和氢气释放特性。
采用Model-fitting 方法，单独分析热解和气化阶段的整体反应动力学。
结果表明，煤和生物质共气化阶段的协同作用显著强于共热解阶段。
生物质比例越高，共气化协同作用越明显，水热炭化会削弱共气化的协同作用。
共热解过程，H 2的产生受抑制。
共气化过程可采用一级模型描述，而共热解过程需遵循n 级反应模型。
未处理的或轻度水热炭化的生物质与煤的混合物，共热解整体活化能和反应级数大于加权平均值，而其共气化的活化能变化趋势相反。
重度水热炭化生物质与煤的混合物，共热解和共气化的活化能均接近加权平均值。
关键词：共热解；共气化；产氢；动力学；协同作用中图分类号： TQ530.2 文献标识码： AStudy on co-pyrolysis and co-gasification of hydrothermal carbonized biomass and coalHE Qing 1，CHENG Chen 1，GONG Yan 1，DING Lu 1,*，YU Guang-suo1,2（1. Institute of Clean Coal Technology , East China University of Science and Technology , Shanghai 200237, China ；2. State Key Laboratory of High-efficiency Coal Utilization and Green Chemical Engineering , Ningxia University , Yinchuan750021, China ）Abstract: The co-thermochemical conversion of coal and biomass can contribute to the low carbonization of current fossil energy system. In this work, the bituminous and lignocellulosic biomass were selected to study the co-pyrolysis and co-gasification of coal and biomass, with the consideration of different hydrothermal carbonization (HTC) temperature and biomass blending ratio. The synergistic effect of co-pyrolysis and co-gasification was analyzed by using the thermogravimetric analyzer, and the H 2 release property was investigated by the online mass spectrometer. The model-fitting method was adopted to analyze the overall kinetics during pyrolysis and gasification stage, respectively. The results showed that the synergistic effect of coal and biomass in co-gasification stage was much stronger than that in co-pyrolysis stage. The gasification synergy was enhanced with the biomass blending ratio, while the HTC pretreatment could weaken the synergy. The H 2 production was inhibited during co-pyrolysis.The first-order reaction model could well describe the co-gasification process, while the n -order reaction model was suitable for the co-pyrolysis process. For the blends of raw or the slight HTC biomass and coal, the overall pyrolysis activation energy (E a ) was greater than that calculated by the weighted average, whereas the overall gasification E a showed the opposite trend. For the blends of the severe HTC biomass and coal, the E a of co-pyrolysis and co-gasification were both close to the weighted average value.Key words: co-pyrolysis ；co-gasification ；H 2 generation ；kinetics ；synergistic effect为适应经济社会的可持续发展要求，世界各国正大力发展低碳能源系统。
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生物质与煤共热解特性研究
摘要：选取一种典型生物质样品（棉秆），并将生物质样品与煤分别以1:9、3:7、5:5的质量比混合。
采用热重分析法，在相同升温速率下，对各样品进行热解实验，探讨了生物质与煤热解特性的差异以及它们共热解时生物质对煤热解过程的影响。
研究表明，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；在生物质与煤混合热解时，总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征；随混煤中生物质比例的增加，热解温度降低，热解速度变快。
关键词：热重分析生物质煤热解共热解
随着人们越来越关注化石能源的使用对生态环境的不利影响，生物质能源的利用份额逐年上升[1]。
但是，由于生物质分布分散、能量密度低、收集运输和预处理费用高、热值低、水分大、转化利用需要外热源等缺点[2]，使得单独利用生物质燃料的设备容量较小、投资费用较高、系统独立性差和效率低。
为了使生物质在较短期内实现大规模有效利用，并具有商业竞争力，生物质与煤混合燃烧和转化技术在现阶段是一种低成本、大规模利用生物质能源的可选方案。
1 生物质能的转化
生物质的利用转化方式主要有直接燃烧、热化学转化和生物转化[3]。
热化学转化是指高温下将生物质转化为其它形式能量的转化技术，包括气化(在气体介质氧气、空气或蒸汽参与的情况下对生物质进行部分氧化而转化成气体燃料的过程)、热解(在没有气体介质氧气、空气或蒸汽参与的情况下，单纯利用热使生物质中的有机物质等发生热分解从而脱除挥发性物质，常温下为液态或气态，并形成固态的半焦或焦炭的过程)和直接液化(在高温高压和催化剂作用下从生物质中提取液化石油等)；生物转化法是指生物质在微生物的发酵作用下产生沼气、酒精等能源产品。
固体生物质的热解及其进一步转化是开发利用生物质能的有效途径之一。
在生物质热化学转化过程中，热解是一个重要的环节。
生物质形态各异，组成多为木质素、纤维素等难降解有机物，与矿物燃料不同，因此生物质热解过程是一个复杂的过程，影响生物质热解的运行参数有终端温度、加热速率、压力和滞留时间等[4]。
生物质的组成、结构等对热解也都有影响。
研究生物质与煤共同作为燃料所具有的特性可为更广泛的利用生物质能提供参考依据。
2 试验
2.1 试验仪器及性能指标
采用美国Perkin-Elmer公司生产的热重－差热联用仪（TG/DTA），其性能指标如下：
测温范围：室温~1500 ℃；称重灵敏度为0.2 mg，最大重量为200 mg；升温速率范围为0.01~100 ℃/min；DTA信号范围1000 V，灵敏度为0.06 V；可在不同气氛下操作，气体最大流速为1000 mL/min。
2.2 试验内容
试验选取棉秆、煤及其煤与棉秆分别以9:1、7:3、5:5（质量比）混合得到的混合物。
各试样的元素分析和工业分析结果见表1，序号1~5分别代表棉秆、煤、煤与棉秆混合物（9:1）、煤与棉秆混合物（7:3）、煤与棉秆混合物（5:5）。
具体试验方案为：将试样（约为10mg）放人加盖的氧化铝坩埚内，并置于热重分析仪的加热炉内。
反应气为高纯度氮气（99.99%），流量为100mL／min，以保证能够及时地将气相产物带走，避免二次反应对试样瞬间失重带来影响。
另外采用高纯氮气作为保护气体。
热解实验采用程序升温，升温速率为20℃／min，终温为900℃。
3 结果与讨论
3.1 生物质与煤的混合热解过程
图1所示为棉秆与煤以不同比例混合热解时的热重（TG）曲线、微分热重（DTG）曲线。
以棉秆为代表的秸秆类生物质与煤混合热解时有以下特点：①棉秆与煤的共热解过程中，有两段剧烈失重。
一段剧烈失重区域与棉秆单独热解的剧烈失重区域大体相同，而第二段失重区域与煤单独热解的剧烈失重区域大体相同；②微分曲线中两个剧烈失重区域，对应的微分曲线的两个峰值的强弱与棉秆掺入比例有关。
随着棉秆掺入比例的增加，第一段剧烈失重区域中的热解速率增加，微分曲线的第一个峰变得相对明显。
图1 各试样热解时的TG、DTG及DTA曲线
Fig. 1 Curves of TG，DTG and DTA of pyrolysis of samples
3.2 生物质与煤的掺混比例对热解特性的影响
热解过程中样品的最大失重率对应的峰值温度为反映热解特性的重要参数。
由实验数据得出，20 ℃/min升温速率下，棉秆单独热解时最大失重率对应的峰值温度为340 ℃，煤的热解峰值温度为460 ℃；棉秆与煤以不同比例混合热解时，DTG曲线有两个峰。
1:9、3:7和5:5掺混比例下，DTG曲线第一个峰的峰值温度分别为350、340、330 ℃，与棉秆单独热解时的峰值温度很接近。
DTG 曲线第二个峰的峰值温度分别为460、455、450 ℃，与煤单独热解时的峰值温度非常接近。
由此我们可以得出：生物质与煤共热解时的热解特性分阶段体现了煤与生物质的热解特性。
表2示出了棉秆单独热解及其与煤混合热解时的特征参数。
可以看出，棉秆与煤共热解时剧烈失重区域中的最大失重率差别很大，但对应的峰值温度与棉秆单独热解时对应的峰值温度却十分接近。
注：各特征参数[5] Ti、(dW/dt)max及Tmax 、Wh%分别代表挥发分开始析出温度、挥发分最大析出速率及其对应温度、900℃时试样的残余含量。
由表2可看出，随生物质所占比例的增加，挥发分开始析出温度呈下降趋势。
生物质中含有较多的挥发分，生物质比例的增加，使单位质量混煤中参加热解反应的挥发分增多，有利于混煤在较低温度热解；随着生物质所占比例的增加，各混煤的挥发分最大析出速率增大，这显然是由于生物质比例的增加使得在相同的时间内有更多的挥发分参与热解而造成的。
3 结论
(1) 生物质与煤的热解特性差异很大：生物质的热解温度低，热解速度快，而煤的热解温度相对较高，热解速度慢；
(2) 生物质与煤共热解过程中，各剧烈失重区域分别与生物质、煤单独热解时剧烈失重区域大体相同，各剧烈失重区域最大失重率对应的峰值温度十分接近。
即生物质与煤混合热解时，总体热解特性分阶段呈现生物质与煤的裂解特性；
(3) 随混煤中生物质所占比例的增加，挥发分开始析出温度呈下降趋势，挥发分最大析出速率增大；生物质的加入使得试样的热解温度降低，热解速度变快。
参考文献：
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