兰炭和秸秆掺混燃料热重分析及动力学研究

• 作者: 武鹏魁 韩奎华
• 来源期刊: 洁净煤技术
• 学科: 化学
• 关键词: 兰炭 生物质秸秆 混合燃料 热重分析 动力学 活化能
• 年，卷（期）: 2023,（5）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 134-142
• 页数: 8页
• 分类号: TQ534
• 语种: 中文
• DOI: 10.13226/j.issn.1006-6772.21042301

摘要

现有兰炭具有高固定碳、低灰、低硫、低磷等优点，但其挥发分低，着火缓慢。在兰炭燃料中掺混少量生物质可有效改善其燃烧性能，减少燃煤污染物排放，优化生物质秸秆的利用现状。通过热重分析法分别研究了3种兰炭、麦秆和玉米秆单独及混合燃料的燃烧特性，分析了掺混样品种类和掺混比例对混合燃料着火温度、燃尽温度、燃烧特性指数和热释放速率等的影响，并确定了最佳掺混比例。结果表明：兰炭与秸秆掺混后的燃烧效果与掺混样种类及掺混比例密切相关。5种样品中燃烧性能从大到小依次是麦秆、玉米秆、府谷兰炭、大同兰炭和包头兰炭，府谷兰炭掺混玉米秆后燃烧特性优于其他掺混燃料，燃料的着火温度和燃尽温度相比兰炭原样分别降低了约200℃和40℃,综合燃烧特性指数是原样的1.5倍左右。在府谷兰炭/秸秆掺混比为8∶2时，着火特性指数仅为0.625,小于原样的0.979,此时第1波峰实际值也小于理论模拟值，混合燃料对低温段秸秆的挥发分析出有抑制作用，随着秸秆掺混比例增大，促进作用大于抑制作用，第1个波峰迁移且增大，第2个波峰减小，掺混比为6∶4时，第2个波峰处出现短暂增大，可能是由于秸秆占比增大，裂解出大量易燃半焦导致燃烧短时间加速。兰炭中掺混一定比例秸秆，有利于减少燃料主要燃烧阶段的活化能，但随掺混比例的增加其燃烧性能提升有限，掺混比为6∶4时，府谷兰炭活化能下降近36 kJ/mol。府谷兰炭和玉米秆掺混比例约7∶3时，混合燃料的释热率明显高于其他掺混比，结合其燃烧特性发现此时燃烧效果最好。