典型农作物秸秆组成及燃烧动力学分析

• 作者: 任爱玲 刘帅 杨朝旭 赵文霞
• 来源期刊: 农业环境科学学报
• 关键词: 农作物秸秆 组成 热重分析 燃烧动力学 最大失重率
• 年，卷（期）: 2019,（4）
• 所属期刊栏目: 废弃物处理及资源化利用
• 页码范围: 921-927
• 页数: 7页
• 分类号: X712
• 语种: 中文
• DOI: 10.11654/jaes.2018-0692

摘要

为了探讨我国典型区域典型农作物秸秆的组成及燃烧特性,在典型农作物种植区(河北省和吉林省)选择了三种典型秸秆(小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆),对其进行组分分析(工业分析、元素分析、纤维组成),借助差热-热重仪对其燃烧动力学特性进行研究.结果表明:三种秸秆中水稻秸秆灰分和综纤维素含量最高,小麦秸秆中S、Hg含量最高,其他工业分析(水分、挥发分、固定碳)和元素(C、H、O、N)组成均无明显差异.不同升温速率下,三种秸秆的TG和DTG曲线总体趋势相似,两个明显的失重峰分别对应挥发分的析出和燃烧阶段、固定碳燃烧阶段,且前者的失重率远高于后者;同一升温速率下,三种秸秆在低温燃烧区(挥发分析出和燃烧)的最大失重率由高到低依次为小麦秸秆>水稻秸秆>玉米秸秆,而高温燃烧区(固定碳的燃烧)玉米和水稻秸秆的最大失重率没有明显差别,均高于小麦秸秆.秸秆低温区燃烧和高温区燃烧动力学过程均符合二级燃烧动力学方程.研究表明,三种秸秆具有高挥发分、低灰分(水稻秸秆除外)、低硫的特点;秸秆的燃烧失重主要是挥发分的析出和燃烧,其次是固定碳的燃烧,而水分蒸发贡献量最少;快速失重峰形不仅与秸秆的组成有关,还与挥发分初析温度高低有关;双组分分阶段反应模型能够科学地描述农作物秸秆的燃烧动力学过程.