生物质与煤热解特性及动力学研究
生物质热解实验及其动力学研究
Study on Biomass Pyrolysis Experient and Kinetics
XIE Haiwei, ZHANG Jing, ZHANG Yan, DENG Shangxun
(School of Mechanical Engineering, Tianjin University of Commerance, Tianjin 300134, China)
·58·
坩埚材料为 Al2O3。实验系统自动采样，由计算机绘出 失重曲线和微分曲线。采用上海良平仪器仪表有限公 司生产的 FA2004 电子天平称取样品质量，其测量灵敏 度为 0.000 1 g，量程为 0 g～200 g。
以梧桐叶、芦苇杆和竹子为试验对象，将试验样品 用微型植物粉碎机进行粉碎。试验样品的性质参数如 表 1 和表 2 所示。
机理函数进行数据拟合。结果表明，生物质热解过程分为失水、预热解、挥发分析出及碳化四个阶段；得到了梧桐叶、
芦苇杆、竹子在不同升温速率下的最适机理函数；芦苇杆活化能最大，梧桐叶的活化能最小。
关键词： 生物质；热解；升温速率；热重分析；动力学；活化能
中图分类号： TK6
文献标识码： A
文章编号： 2095-0802-(2018)11-0058-03
1 实验仪器及材料
本实验选择北京恒久科学仪器厂 HCT 微机差热天 平进行生物质热失 重特 性 研 究，其 DSC （差 示扫 描） 测量范围为依1 mW～依100 mW，DSC 精度为依10 滋W，
收稿日期：2018-08-20 基金项目：天津市高等学校科技发展基金计划 （20120429） 第一作者简介：解海卫，1976年生，男，河北唐山人，2008年毕业 于天津大学热能工程专业，博士，副教授。
生物质的热解过程及其动力学规律
５ ０ ２
煤 炭 学 报
２ ０ ０ ６年第 ３ １卷
１ ］ 应［ ．作为一种可再生新能源，开发利用生物质燃料不仅能缓解能源危机，而且可以减轻环境污染，同
时节省能源．与燃料煤相比，生物质形成的时间短，其结构疏松，热解和燃烧过程具有自己的特点．其中 生物质的热解不仅是生物质气化和燃烧的必经步骤，而且其本身就是一种产生高能量密度产物的独立工
图３ 木质素、造纸废液颗粒在 ２ ０℃ ／ ｍ ｉ ｎ 升温速率下的 Ｔ Ｇ ，Ｄ Ｔ Ｇ曲线 Ｆ ｉ ｇ ３ Ｔ Ｇａ ｎ ｄＤ Ｔ Ｇｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｏ ｆ ｌ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎａ ｎ ｄｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｍ ｉ ｌ ｌ ｓ ｕ ｌ ｌ ａ ｇ ｅｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｐ ｙ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｉ ｎｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇｒ ａ ｔ ｅｏ ｆ ２ ０℃ ／ ｍ ｉ ｎ
解过程，确定其特征参数，进一步得到其热解动力学模型．
１ 实验系统与实验内容
１ １ 实验系统 实验装置采用瑞士 Ｍ ｅ ｔ ｔ ｌ ｅ ｒ －Ｔ ｏ ｌ ｅ ｄ ｏ 公司的 Ｔ Ｇ Ａ／ Ｓ Ｄ Ｔ Ａ ８ ５ １ ｅ 热分析系统，如图 １所示． 该系统包括热重天 平、热重 ／ 差热同步分析仪、高温恒温浴槽等． １ ２ 实验内容 试验样品选择量大面广的农作物秸秆 －稻秆、玉米 秆和麦秆及生物质提取物木质素、生物质衍生物造纸废 液颗粒为试验材料，试验用煤选择某电厂烟煤． 试验前 待用． 实验具体方案：称取 １ ０ｍ ｇ 生物质样品及试验煤样放入加盖的氧化铝坩埚内，将坩埚置于热重分析仪 的分析室内．热分析仪通入高纯度氮气 （ ９ ９ ９ ５ ％） 作为载气，流量为 １ ０ ０ｍ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ，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． 为保护热分析仪，通入高纯度氮气作为保护气 体，流量 为 ３ ０ｍ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ． 热 解 实 验 采 用 程 序 升 温， 升 温 速 率 分 别 选 择 １ ０ ，２ ０ ，３ ０℃ ／ ｍ ｉ ｎ ，终 温 为 ８ ５ ０℃．
煤焦与生物质焦共气化动力学研究的开题报告
煤焦与生物质焦共气化动力学研究的开题报告一、选题背景与意义煤焦是煤焦化过程中的副产品，目前被广泛用作冶金行业的还原剂和高炉燃料。
然而，煤焦的生产和使用会产生大量的二氧化碳和其他环境污染物，对环境造成严重影响。
因此，探索煤焦的替代品是当前能源转型和环境保护的迫切需求。
生物质焦作为一种可再生和环境友好的替代品，其应用前景巨大。
而对于煤焦和生物质焦的共气化过程，其动力学机理的研究可以为生物质焦的应用提供重要参考。
因此，本研究旨在探究煤焦和生物质焦的共气化动力学，并研究其反应特性、反应机理及其对环境的影响，为生物质焦的应用提供有力支撑。
二、研究内容和关键问题1. 煤焦和生物质焦的基本性质分析，如热重分析、元素分析等。
2. 煤焦和生物质焦共气化实验的设计和实施，探究反应温度、反应时间和反应压力等因素对共气化反应的影响。
3. 对共气化反应过程中产物的分析，了解其组成和产率变化。
4. 基于实验结果对共气化反应动力学进行分析，研究反应特性和反应机理。
5. 基于实验结果探究共气化反应对环境的影响，如气体排放、能量利用等。
三、研究方法和方案本研究将采用实验研究的方法，具体步骤如下：1. 煤焦和生物质焦的基本性质分析，如热重分析、元素分析等。
2. 各种物料的制备和处理，以获得合适的反应物。
3. 共气化反应器的设计及实施，控制反应温度、时间和压力等条件。
4. 分析反应过程中产生的气体和液体产物，使用色谱法、质谱法、FTIR法等技术对其进行检测和鉴定。
5. 通过对实验数据的处理和分析，探究共气化过程的动力学机理和反应特性。
6. 针对实验结果，探究其对环境的影响并提出优化建议。
四、预期成果和意义本研究将探究煤焦和生物质焦的共气化动力学，研究其反应特性、反应机理及其对环境的影响。
预期成果如下：1. 获得煤焦和生物质焦的基本性质和共气化反应过程中产物的组成和变化规律。
2. 对共气化反应动力学进行分析，探究反应特性和反应机理。
3. 探究共气化反应对环境的影响，并提出优化建议，为生物质焦的应用提供有力支撑。
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
的 Ｓ Ａ ４９Ｃ 型热 重 分 析 仪 和 美 国 Ｂ ｕ ｅ 公 司 的 Ｔ ０ ｒｋｒ
Ｔ ｎｏ ７型傅里叶变换 红外光谱仪组成． ｅｓｒ２ 样品坩锅为
至 ７ ０℃． ０ 红外光 谱仪 气体 传 输线 路 及 气室 温度 为
１ ０℃， 描波数 范 围 ４０ ０ｅ １ ｏ ｍ＿． ８ 扫 ０ ｍ－ ～６ ０ｅ 。
第３卷 ３
第３ 期
煤 炭 转 化
Ｃ０Ａ Ｌ Ｃ０ ＮＶ ＥＲＳ１ ０Ｎ
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ ３ Ｉ３ ．
２１ ０ ０年 ７月
Ｊ １２ １ ｕ． ０ ０
煤 与 生物 质 共热 解 的 Ｔ Ａ Ｆ Ｉ Ｇ —Ｔ Ｒ研 究
朱 孔远 ＂ 谌 伦 建
摘 要
黄光 许 。 马 爱玲 ’ ’
１ｍｍ． 种煤化 程度 的长 焰 煤 为贫 煤 和 长焰 煤 ， 两 粒
源不仅 能缓解 能源 危 机 ， 且能 减 轻 环境 污 染 和 温 而
室效 应．
度为 ０ １ｍｍ－ ０ ２ｍｍ． 物 质 和煤样 工 业 分析 见 ． ＇ ． － 生
表 １ ．
表 １ 试 样 的 工 业 分 析及 元素 分 析 （ｄ ａ）
１ ００
２ 结果 与 讨论
２ １ 煤 和 生 物 质 及 其 混 合 物 热 解 过 程 分 析 ．
芝 ９ ０
８ ０ ７０
１ ０ ０
单独 的木 屑及 煤在 升 温速 率为 ５ ｍｉ 的 ０ｏ Ｃ／ ｎ下
ＴＧ和 Ｄ ＴＧ曲线 见 图 １从 图 １可 以看 出 ， 屑 的热 ． 木 解温 度 区间 为 ２ ０℃ ～４ ０℃ ， 的 热 解 温 度 区 间 ８ ４ 煤
第 ３期
朱孔远 等
生物质的快速热解及热解机理研究
生物质的快速热解及热解机理研究生物质是一种可再生的能源资源，其快速热解技术在能源利用和环境保护方面具有重要意义。
本文将探讨生物质的快速热解及其热解机理研究。
快速热解是一种高温、短时间内对生物质进行加热分解的过程，通过这一过程可以得到液体燃料、气体燃料和固体炭等有用的产物。
快速热解技术在能源转化和减少碳排放方面具有重要的应用价值。
生物质的热解机理是指生物质在高温下发生化学和物理反应的过程。
热解过程中，生物质中的纤维素、半纤维素和木质素等主要成分会发生热解反应，产生液体、气体和固体产物。
热解反应主要包括干馏、裂解、气化和炭化等过程。
干馏是指在缺氧或低氧条件下，生物质中的挥发性物质被释放出来。
这些挥发性物质主要包括水、酸、醛、酮等。
干馏是生物质热解的第一步，对于液体和气体产物的生成具有重要影响。
裂解是指在高温下，生物质中的高分子化合物被断裂为低分子化合物。
裂解过程中，纤维素和半纤维素会分解为糖类、酚类和醇类等低分子化合物。
木质素则会分解为苯酚类和芳香烃类化合物。
裂解反应是生物质热解的关键步骤，对于液体和气体产物的生成具有重要影响。
气化是指生物质在高温下与气体反应生成气体的过程。
气化过程中，生物质中的碳水化合物被分解为一氧化碳和氢气等气体产物。
气化反应是生物质热解的重要环节，产生的气体可用于发电、供热和合成化学品等领域。
炭化是指生物质在高温下失去挥发性物质，生成固体炭的过程。
炭化过程中，生物质中的无机物质也会得以保留，形成矿物质残留物。
炭化反应是生物质热解的最终阶段，产生的固体炭可以用作燃料或其他工业用途。
研究生物质的快速热解及热解机理对于提高生物质能源的利用效率和减少环境污染具有重要意义。
研究人员通过实验和数值模拟等手段，探索不同反应条件下生物质热解的机理和影响因素。
研究结果表明，反应温度、反应时间、生物质种类和粒径等因素对于热解产物的种类和产率有重要影响。
在实际应用中，快速热解技术可以将农林废弃物、城市固体废弃物和能源作物等生物质资源转化为有用的能源产品。
生物质催化热解特性和动力学研究_王新运
抛物线定律 Valensi(Barrer)方程 Ginstling-Broushtein方程
Jander方程 逆式 Jander方程
Z-L-T方程
Aurami-Brofeev方程
Mampel幂定律 二级
1 和 1.5级
一维扩散 二维扩散 三维扩散 (圆柱对称 ) 三维扩散 (球形对称 ) 三维扩散 三维扩散
由表 3可知 , 活化能基本上均随反应的加深而 呈增大趋势 。 这可能与生物质中半纤维素与纤维素 的不同热解特性有关 。 纤维素的热解活化能较高 , 大约为 200 kJ/mol, 热解 温度较高 (300 ～ 430 ℃)。 半纤维素的热解活化能较低 , 约为 100 kJ/mol, 热解 温度较低 (250 ～ 350 ℃)。 木质素的热解活化能最 低 , 约为 80 kJ/mol, 热解 温度较宽 (250 ～ 550 ℃)。 反应深度较低时 , 表观活化能主要依赖于半纤维素 的热解 , 因而活化能较低 ;反应深度较高时 , 表观活 化能主要依赖于纤维素的热解 , 因而活化能较 高[ 6] 。
机理函数的基础上 , 计算出试样的热解动力学参数 , 结果见表 3。
表 2 不同反应机理的 F(α)函数积分式
煤热解特性及热解反应动力学研究
图1 不同粒径滕州烟煤的 T G、 D T G 曲线 ( 升温速率 : 30 ℃ / min)
2
] , 当 n ≠1 时 , 令 Y =
求解动力学参数主要有积分法和微分法 , 它们之 热力发电 ・ 2006 ( 04)
∼ λ
基础研究
ln [
) 1- n 1 - (1 - α ] , 则动力学方程可简化为 Y = a + 2 T ( 1 - n)
结果表明 , 当 n 等于 3 时 , 函数图像的线性关系最好 , 黑 龙江大头煤不同升温速率下的计算结果见表 5 。
2 . 2 动力学参数的计算
( 5) ( 6) ( 7)
对式 ( 8) 积分后两边取对数得 : ) 1- n 1 - (1 - α AR ( 2RT) E ln [ ] = ln [ 1 ] 2 βE E RT T ( 1 - n)
( n ≠1) ( 9)
或 ln [ -
) ln ( 1 - α T
2
] = ln [
βE
AR (
1-
2RT)
E
]-
E RT
式中 : E 为活化能 ; A 为频率因子 ; R 为气体常数 ; n 为 令 X =
T
( n = 1) ( 10)
1 α AR ( 2RT) E , = ln [ 1],b = ,当 n
βE
E
R
= 1 时 , 令 Y = ln [ -
) ln ( 1 - α T
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２０１０年３月 农机化研究 第３期 生物质与煤热解特性及动力学研究 朱孔远，谌伦建，马爱玲，黄光许 （河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作４５４０００） 摘要：利用热重分析技术对４种常见天然生物质（核桃壳、木屑、玉米秸秆、小麦秸秆）和两种烟煤在高纯Ｎ 条件下的热解过程进行了分析，研究不同粒度级和不同升温速率对热解过程的影响，并用Ｃｏａｔｓ—Ｒｅｄｆｅｍ积分法 对热解过程进行了动力学分析。结果表明，生物质热解失重主要温度段为２００～４５０℃，烟煤为３００～６００℃，反 应符合一级反应动力学模型，生物质活化能为５０～８０ｋＪ／ｍｏｌ，煤为３０～１ １５ｋＪ／ｔｏｏｌ；升温速率对热解特性的影响 较大，提高升温速率，ＴＧ及ＤＴＧ曲线向高温方向移动。 关键词：生物质；煤；热解特性；动力学 中图分类号：ＴＫ６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—１８８Ｘ（２０１０）０３—０２０２一Ｏ５
０ 引言 煤炭是主要的化石燃料，我国一次能源消费构成 中煤炭比例超过２／３，在现有能源中占有重要的地 位Ｈ Ｊ。随着经济的发展，煤炭的消耗量还在不断的增 长。另一方面，煤炭是不可再生的化石能源，煤炭燃 烧可造成大气环境严重污染，因此研究洁净煤技术， 开发利用生物质能等可再生能源意义重大，深受世界 各国关注。 生物质是绿色植物经光合作用将太阳能转化为 化学能储存于生物质内的能量，是仅次于煤、石油和 天然气的第４大能源。每年生物质能源产量约１ ４００ ～１ ８００亿ｔ（干重），相当于目前总能耗的ｌ０倍 Ｊ。 生物质的硫和氮含量低、燃烧过程中生成的ＳＯ ，ＮＯ 较少，且燃烧时生产的二氧化碳相当于它在生长时需 要的二氧化碳量，使燃烧时二氧化碳近似于零排 放 。因此，开发利用生物质能源不仅能够缓解能 源危机，而且能减轻环境污染和温室效应。 热解是生物质与煤热化学转化过程中的重要环 节，热动力学研究能够揭示生物质热解过程的物理化 学变化，对揭示生物质热解规律有重要意义，因此生 物质和煤的热解研究十分活跃，并取得了大量研究成 果。本文采用热重分析方法，对两种煤和核桃壳等具 收稿日期：２００９—０５—０８ 基金项目：河南省重点科技攻关项目（０８２１０２３４００２８）；河南理工大学 研究生学位论文创新基金项目（２００８一Ｍ一１２） 作者简介：朱孔远（１９８４一），男，浙江乐清人，硕士研究生，（Ｅ— ｍａｉｌ）ｚｈｕｋｏｎｇｙｕａｎ＠１２６．ｔｏｎｉ。 通讯作者：谌伦建（１９５９一），男，四ＪＩＩ射洪人，教授，博士生导师，（Ｅ ｍａｉｌ）ｌｕｎｊｉａｎｅ＠ｈｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。 有显著密度、硬度特性差异的４种生物质在不同粒度 级和不同升温速率下进行热解实验，探讨升温速率和 物料粒度对具有不同特性的物料热解过程及动力学 的影响。
１ 实验部分 １．１ 材料 实验所用生物质为核桃壳、小麦秸秆、玉米秸秆 和木屑，生物质试样粒度为６０～１００目、１００～２００目。 实验煤样为某矿区１号烟煤和２号烟煤，粒度为１００
～２００目和一２００目。生物质和煤样工业分析如表１ 所示 表１试样的工业分析 Ｔａｂ．１ Ｐｒｏｘｉｍａｔｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ
１．２实验条件与方案 热重分析使用德国ＮＥＴＺＳＣＨ公司生产的 ＳＴＡ４０９ＰＣ型热重分析仪，样品坩锅为Ａ１ ０，材料制 成。实验保护气为高纯氮气，流量为６０ｍＬ／ｍｉｎ。实 验方法为非等温常压热解法，每次样品质量为（１５± ０．１）ｍｇ。 实验主要考察不同升温速率、物料粒度对生物质 和煤热解的影响。生物质的热解升温速率为１Ｏ， ２０１０年３月 农机化研究 第３期 ３０￣Ｃ／ｍｉｎ，煤样热解升温速率为３０，５０￣Ｃ／ｍｉｎ。 ２结果与讨论 ２．１热解失重过程 核桃壳等生物质热解过程如图１～图４所示。由 图１～图４可以看出，生物质的热解过程可分为３个 阶段：第一阶段为２００％以下，主要为水分的挥发阶 段，样品失去大部分水分而质量略有下降，ＤＴＧ曲线 出现微小的脱水峰。第二阶段为２００～４５０￣Ｃ，该阶段 生物质在缺氧条件下受热而剧烈分解，失重率高达 ６０％以上，ＤＴＧ曲线出现一个主峰和一个肩峰。肩峰 是生物质半纤维素的分解，主峰主要是纤维素的分 解，同时伴随部分木质素的分解 Ｊ，峰温在３５０￣Ｃ左 右。核桃壳ＤＴＧ曲线在热失重第二阶段出现双峰，说 明其低分子挥发物分解温度低、释放速度快，而固定 碳分解相对较慢。第三阶段为４５０ｏＣ以上，为生物质 炭化过程，深层挥发分向外层缓慢扩散，持续时间较 长，残留物为灰分和多孑Ｌ的固定炭。
１００ ２００ ３００ ４００ ５００ ６００ ７００ ８００ ￡／℃ （ｂ） 图１核桃壳的ＴＧ（ａ）及ＤＴＧ（ｂ）曲线图
ｉ／℃ （ｈ） 图２木屑的ＴＧ（ａ）及ＤＴＧ（ｂ）曲线图
Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ＴＧ ａｎｄ ＤＴＧ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓａｗｄｕｓｔｌ
ｔ／￣Ｃ （ｂ） 图３小麦秸秆的ＴＧ（ａ）及ＤＴＧ（ｂ）曲线图
ｔ，乙 （ｂ）
图４玉米秆秆的ＴＧ（ａ）及ＤＴＧ（ｂ）曲线图
ｇ．４ Ｔｈｅ ＴＧ ａｎｄ ＤＴＧ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆｃｏｍ ｓｔｒａｗ 图５和图６分别为１号烟煤和２号烟煤热解过 程。由图５和图６可知，煤的热解过程也可分为３个 阶段：第一阶段为低温段热解（２００￣Ｃ以下），以脱水反 应为主。第二阶段为３００～６００℃，该阶段以煤的解聚 和分解反应为主，煤中可挥发性物质和焦油析出，剩 余物变成半焦。第三阶段为６００～８００％，此阶段以缩 聚反应为主，半焦缩聚成焦炭。 １号烟煤挥发分及固定碳比２号烟煤高，其分解 的气态产物和焦油量较２号烟煤多，失重速率大，其 焦炭产量也较高；而２号烟煤因水分及灰分含量明显 高于１号烟煤，热解水较多，出现明显的水分失重，而 分解阶段失重速率明显较小，残留焦炭量也较少，且 焦炭中灰分高，说明水分和灰分对煤热解过程有明显 影响。 由于煤与生物质组成结构不同，其热解过程也大 不相同。生物质通过醚键（Ｒ—Ｏ—Ｒ）结合，其结合键 能较小（３８０～４２０ｋＪ／ｍｏ１），在较低的热解温度下就断 裂，在快速加热时，其ＤＴＧ曲线峰温为３５０～３７０ｃｌＣ； ２０１０年３月 农机化研究 第３期 密度与硬度较大的核桃壳ＤＴＧ出现双峰，峰温分别为 ３２０℃和３７０ｃＩＣ。煤主要是Ｃ＝Ｃ键（键能为１ ０００ｋＪ／ ｍｏＬ）相连的多环芳香碳氢化合物，热解温度较高， ＤＴＧ峰温较高，为４７０～５０＆Ｃ，比生物质高１００～ １５０℃ Ｆｉｇ．５ １００ ９５ ９０ ８５ ８０ ７５ ７０ ｔ／， （ｂ） 图５ １号烟煤的ＴＧ（ａ）及ＤＴＧ（ｂ）曲线图 Ｔｈｅ ＴＧ ａｎｄ ＤＴＧ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ １ ｃｏａｌ ｓａｍｐｌｅｓ 图６ ２号烟煤的ＴＧ（ａ）及Ｏｒｅ（ｂ）曲线图 Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ＴＧ ａｎｄ ＤＴＧ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ２ ｃｏａｌ ｓａｍｐｌｅｓ ２．２升温速率对热解特性的影响 升温速率是热解过程的重要影响因素。升温速 率快，样品颗粒达到热解所需温度的响应时间变短， 有利于热解。但由于传热作用，升温速率增加可能使 样品颗粒内外温差增大导致热滞后现象，影响内部热 解的进行 。由图１～图６可看出，随着升温速率｜８ 的提高，初始热解温度 及最大失重速率对应温度 向高温方向移动，同时最大失重速率ＤＴＧ 增大。 以升温速率为３０℃／ｍｉｎ，物料粒度为１００～２００ 目为例（如图７和图８所示），煤的 及 均高于生 物质，但煤的ＤＴＧ…却低于生物质；生物质的 …从大 到小依次为木屑、核桃壳、玉米秸秆、小麦秸秆，说明 生物质硬度和密度越大， 。 越大，生物质热解条件要 求越高。随着升温速率的提高，小麦秸秆、玉米秸秆 及木屑的ＤＴＧ…变化显著，核桃壳次之，烟煤最差；烟 煤随升温速率的提高和粒度的减小Ｄ ～呈现增加 的趋势。
５５Ｏ ５００ ４５０ ４００ ３５０ ｐ∞。 ＼２５０ ２ｏ０ １５０ １Ｏ０ ５０
图７生物质与煤的热解 ， 比较图 Ｆｉｇ．７ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｔｔ ａｎｄ Ｔｍ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ ｃｏａｌ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ
３Ｏ ２５ Ｅ Ｏ
罢 １０ ｓ ０ 图８ 生物质与煤的热解ＤＴＧ 、比较 Ｆｉｇ．８ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ＤＴＧ 、 Ｉ１Ｉｌ ｉｍａｓｓ ａｎｄ ｃｏａ］ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ２．３物料粒度对热解过程的影响 物料粒度影响热解过程中的传热和传质。颗粒 越大，越不利于热质传递，从而在升温过程中使得颗 粒内部的升温速率低于实验设定的升温速率¨ 。同 时，大颗粒也可能影响挥发分的析出过程，从而改变 生物质的热解行为。 由图１～图６可以看出，在相同升温速率下， 和 均随物料粒度增大而升高，且生物质的最大失 重速率ＤＴＧ 也随粒径增大而增大；对于密度较大的 木屑、核桃壳及两种烟煤，小粒度物料的 较低。另 外，从ＴＧ，ＤＴＧ曲线的重合程度可以发现在低升温速 率下粒度对热解过程影响较小；升温速率增大，粒度 对热解过程的影响也增大。
３热解动力学分析 不少学者对生物质和煤的热解动力学提出了各 种分析模型 ， ］。其中，Ｃｏａｔｓ—Ｒｅｄｆｅｒｎ法 在 研究大分子化合物分解动力学方面应用较为广泛，本