煤与生物质共热解过程的热重分析研究

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在N2气氛下,采用热重分析仪分别研究了升温速率、粒径大小、混合比例、催化剂用量对九种生物质、三种煤及两者混合物热解特性的影响。生物质的热解过程主要分为失水、挥发份析出和炭化三个阶段。200~430℃的挥发分析出阶段是主要过程。煤的热解过程主要分为干燥脱气、解聚和分解和二次脱气三个阶段,400~750℃之间的解聚和分解阶段是主要过程。两者的热解反应均可按一级反应进行分析。随着升温速率的提高,生物质与煤的热解峰值Wmax峰值对应温度Tmax、活化能E线性增大,分别提高1.31~3.71mg/min、29.9-64.9℃3.03~14.58KJ/mol。随着粒径的增大,Wmax、Tmax、E也线性增大,分别提高0.312~1.655mg/min、2.20~29.1℃、2.45~21.77KJ/mol。E与指前因子A间存在动力学补偿效应。生物质与褐煤和烟煤混合共热解存在协同作用,新的热解峰出现,煤的热解峰消失或减小。与无烟煤混合共热解,协同作用不明显:在纤维素类生物质的作用下,无烟煤的热解峰产生了明显的温度滞后效应;在木质类生物质的作用下无烟煤的热解峰显著减小碱性较强的K2CO3、KOH对纤维素类生物质与褐煤和烟煤混合物的共热解过程催化作用较显著。含量在8%时E和Tmax分别降低3.28~6.49KJ/mol和19.5~61.1℃。含量在0.5%时Wmax增大0.211~1.607mg/min。纤维素类生物质与褐煤混合物加入含量0.5%的K2CO3、KOH时,失重率a增大6.1%-11.83%;与烟煤混合物加入KCl、K2CO3、KOH后,α随催化剂加入量的增多而减小。
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