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℃ 23.6 20%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℃ 25.5 40%- 170℃ 820℃ 311.9℃/709℃ 56 40%- 180℃ 800℃ 336℃/523℃ 42.4 60%- 170℃ 720℃ 322.9℃/702.1℃ 57.1 60%- 170℃ 650℃ 324℃/520℃ 52.5 80%- 170℃ 400℃ 324℃/-- 63.6 80%- 170℃ 321℃ 321℃/-- 65.5 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。 上一页 1 2 3 下一页
