LOW CARBON WORLD 2016/7綜合論述J水稻秸稈的熱解特性研究閆富杰(中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院,江蘇徐州2111)[摘要]生物質(zhì)的熱解特性是研究其氣化規(guī)律的重要基礎(chǔ),為了探討不同氣體對生物質(zhì)秸稈熱解特性的影響,以水稻秸稈為實驗對象,利用熱重分析儀,在不同氣氛下,對樣品進(jìn)行熱解與測定,最終獲得不同氣氛下水稻秸稈的TG曲線和DTG曲線,并對各曲線進(jìn)行比較與分析。結(jié)果表明:水稻秸稈熱解過程呈現(xiàn)相似的變化規(guī)律,主要有兩個階段,但由于氣氛條件不同,樣品呈現(xiàn)出失重程度和失重速率上的差異。[關(guān)鍵詞]生物質(zhì);水稻秸稈:熱重分析[中圖分類號]TK6[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號12095- -2066( 2016)21- 0275-02我國生物質(zhì)資源十分豐富，開發(fā)利用生物質(zhì)能不僅能解決能源危機(jī)，為可持續(xù)發(fā)展提供充足的能源與動力,還可保護(hù)生態(tài)環(huán)境,解決環(huán)境污染問題"。生物質(zhì)秸稈在氮氣氣氛下的熱解特性以及 在空氣下的燃燒特性已有廣泛深入的研究B-1,但關(guān)于在二氧化氮、氨氣氣氛下的熱解特性的相關(guān)研究鮮見報道。本實驗通過水稻秸稈在4種不同氣氛下的熱解并對熱解過程進(jìn)行分析，旨在為生物質(zhì)能的開發(fā)與利用、優(yōu)化熱解反應(yīng)條件和反應(yīng)器設(shè)計提供理圖2水稻秸稈的DTG曲線1材料與方法似。從TG曲線來看,在Air氣氛下的樣品失重最高,CO2氣氛1.1樣品采集與制備下的樣品失重次之，而在Nz和He氣氛下的失重基本相同且水稻秸稈來自徐州地區(qū),將樣品晾干,粉碎并研磨至粒徑最少。結(jié)合熱解的 DTG曲線來看,在0~200C范圍內(nèi),在He氣0.2mm,混合均勻,以備熱重實驗使用。氛下水分的脫離是最快的,Air和N2的次之,CO2的最慢,分析1.2 儀器與方法認(rèn)為主要是由于He的傳熱系數(shù)很高，而Air和N2的較低，測試儀器采用法國塞塔拉姆儀器公司LABSYSEvo-1A型CO2 的最低導(dǎo)致的;在200- 400C范圍內(nèi),Air最先出現(xiàn)峰值且熱重分析儀，工作溫度為室溫~1600C,程序控制井溫速率為峰值點高于其他三種氣氛下的峰值點， 而N2、CO2和He幾乎0.1-100C/min。同時出現(xiàn)峰值,但He峰值點最高,CO2次之,N2最低，分析認(rèn)將樣品在升溫速率為20C/min的條件下進(jìn)行熱解特性實為在這一階段， 在Air氣氛下的樣品是揮發(fā)分大量去除和少驗,分別通入Air、N2.CO.He,流量為50mLmin,溫度從室溫量固定碳燃燒同時進(jìn)行的過程 ,所以最先出現(xiàn)峰值,并且峰值升至800C,每個樣品質(zhì)量為14+1mgo點最高,在He氣氛下的樣品,由于He的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)高于N22結(jié)果與分析和CO2,故峰值點排在第二位,在CO2氣氛下的樣品是揮發(fā)分大量去除和微量固定碳與C02進(jìn)行反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)同時進(jìn)行的2.1水稻秸桿的熱解過程分析測定結(jié)果表明,在N2、CO2、He 三種不同的氣氛下,水稻秸過程,所以峰值點大于N,排在第三位,而N2只是揮發(fā)分大量稈樣品的TG曲線表現(xiàn)形狀基本類似，熱解反應(yīng)的起始溫度、去除的過程且傳熱系數(shù)較低,故峰值點最小。在400-800C范終止溫度、失重速率、失重峰值點等略有差異,這和文獻(xiàn)描述圍內(nèi),在Air氣氛條件下,在400~550C范圍內(nèi)出現(xiàn)第三個峰基本一致間。由TG曲線可以看出,水稻秸稈的熱解過程可以值,主要是是木質(zhì)素的熱解以及固定碳的大量燃燒引起的;在分為3個明顯的階段，分別為小于200C的預(yù)熱解階段;200~550-800C范圍內(nèi),樣品熱解基本完畢,是剩余少量木質(zhì)素的400°C的快速熱解階段和大于400C的慢速熱解階段。對應(yīng)的緩慢熱解,故其失重速率最低,而在CO2氣氛條件下,由于少DTG曲線分別在0~200C和200-400C區(qū)間出現(xiàn)兩個明顯的量固定碳與CO2進(jìn)行緩慢的化學(xué)反應(yīng),所以其失重速率最高。失重峰。在Air氣氛下,水稻秸稈的TG曲線表現(xiàn)為小于200C3結(jié)果本實驗水稻秸稈熱解過程分為三 個階段:預(yù)熱解階段、快的預(yù)熱解階段;200~550C的快速熱解階段和大于550C的緩慢熱解階段，對應(yīng)的DITG曲線分別在0-200 200 400C和逮熱解階段和慢速熱解階段。 在Air氣氛下，由于氧氣的存400-550C區(qū)間出現(xiàn)三個明顯的失重峰有三個峰值(見圖1~2)。在,樣品的DTG曲線出現(xiàn)了三個峰值,且第二個峰值出現(xiàn)的最早;在He氣氛下,由于其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于其他三種氣體，所以在預(yù)熱解階段,它的失重速率明顯大于其他三種氣體,在快速熱解階段其第二個峰值點也明顯大于CO2和N2;在CO2氣9氛下,由于它在高溫下可以和固定碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng),故在快速.熱解階段,它的峰值點要高于N2,在慢速熱解階段,它的失重速率基本是最高的。在不同氣氛條件下,水稻秸稈的TG曲線和DTG曲線比較相似，說明不同氣氛條件下水稻秸稈的熱解了過程遵循相同的反應(yīng)機(jī)制。本實驗結(jié)果表明:不同氣氛對水稻圖1水稻秸稈的TG曲線秸稈的熱解特性有影響，其中由于He的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于其他2.2不同氣氛水稻秸稈的熱解特性三種氣體,故在He氣氛條件下,水稻秸稈的熱解過程會提前。測定結(jié)果表明，不同氣氛下的水稻樣品熱解過程基本相275[綜合論述Low CARBON WORLD 20167防雷“檢”“測”的界定及重點問題分析賈綻云,付曉霞'，王耀悉2(1.湖南省防雷中心，湖南長沙410007;2南京信息工程大學(xué),江蘇南京21004)摘要]防雷檢測是落實防雷設(shè)計、確保施工質(zhì)量以及確定防雷措施安全有效的第一線的技術(shù)把關(guān)工作，同時,也集數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量監(jiān)督和現(xiàn)場調(diào)查于一體,既為雷電災(zāi)害的分析提供最重要的依據(jù),也為防雷裝置的設(shè)計提供前期指導(dǎo),更為防雷裝置的質(zhì)量保駕護(hù)航。但目前防雷檢測，雖然已經(jīng)成熟于多年的技術(shù)積累和相應(yīng)規(guī)范的編寫制定,指標(biāo)化的“測"較易達(dá)成，但完全的量化指標(biāo)和測量數(shù)據(jù),卻未必能體現(xiàn)防雷各項措施的設(shè)置原理和物理模型的正確性,而目前真正確保防雷裝置設(shè)置的科學(xué)性和有效性的“檢”的部分卻仍未引起重視,也由此致使防雷裝置在“測"的數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的前提下,仍然發(fā)生甚至是頻發(fā)雷擊事故。[關(guān)鍵詞]防雷檢測;氣象因素;風(fēng)險分析;綜合布線[中圖分類號ITU895[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號12095-2066 2016)21-0276-02.1“檢”“測”的范圍定義(2)雖然工程設(shè)計的安全距離滿足避免空氣擊穿后的火對于檢是對現(xiàn)場環(huán)境的充分考察,是風(fēng)險源的充分認(rèn)識:花,但由于蘆葦堆在大風(fēng)條件下會飄散,拉近了蘆葦堆與接閃測點的確定主要依據(jù)防雷國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的指標(biāo)桿的實際距離，致使空氣擊穿產(chǎn)生的電火花點燃蘆葦堆成為性的要求,如尺寸規(guī)格、接地阻值、過渡電阻等等,而檢測是在可能;(3)除直擊雷防護(hù)裝置的設(shè)計缺陷未得以在“檢”的過程進(jìn)行防雷理論分析的基礎(chǔ)上,對整體防雷系統(tǒng)進(jìn)行把握。在制中發(fā)現(xiàn)并予以排除之外，在蘆葦堆及接閃塔旁側(cè)還安裝有一定檢測方案的過程中，“檢”的規(guī)劃內(nèi)容,應(yīng)該從設(shè)計內(nèi)容或現(xiàn)場勘查的資料入手，根據(jù)被檢對象的特性從設(shè)計中關(guān)于保護(hù)些未接地的金屬告示牌。 當(dāng)接閃塔桿泄放雷電流時產(chǎn)生的電范圍計算、風(fēng)險等級確定、屏蔽效能分析等方面,評估“檢”方感電壓降極易向金屬牌放電,產(chǎn) 生更為長的電火花,繼續(xù)增加案的可行性和合理性,再通以“檢”帶入測點預(yù)估和分析。蘆葦堆的火災(zāi)風(fēng)險;但在實際工作中,由于測點共性和慣性分析的因素,故檢(4)接閃塔桿的保護(hù)范圍雖然滿足了防雷保護(hù)范圍的要的內(nèi)容往往容易被忽略，更有甚者、測的數(shù)值雖然合格,但卻求,但其設(shè)置的位置,卻忽略了 當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件:根據(jù)雷暴路因為忽略“檢”的部分,而導(dǎo)致檢測報告合格卻沒有真正發(fā)現(xiàn)徑分析,由西向東的雷暴為其主要路徑 ,而接閃塔桿卻立在蘆雷擊隱患。葦堆東側(cè)，降低了攔截效率并增加了風(fēng)對于拉近蘆葦枝葉與2特殊場所的“檢”的典型問題接閃桿塔的距離。2.1 易燃場所2.2移動基站某造紙廠，其露天蘆葦堆場樹立獨立塔式接閃桿，按照某移動基站,經(jīng)“測”,其移動信號塔的防直擊雷接地、機(jī)《建筑物防雷裝置設(shè)計規(guī)范》(GB50057-2012)(以下簡稱《規(guī)房的接地規(guī)格、接地電阻值均滿足要求,但當(dāng)某次雷暴過程之范》)中的要求,露天環(huán)境下的易燃品的保護(hù)半徑為100m,獨.后,機(jī)房內(nèi)設(shè)備受雷電波入侵而致災(zāi),經(jīng)“檢”，發(fā)現(xiàn)機(jī)房接地立接閃桿塔與易燃物質(zhì)的安全距離為3m,經(jīng)檢測,接閃桿的線引出室外后直接連接到了移動鐵塔上，將移動鐵塔作為接，保護(hù)范圍、安全距離、接地電阻值均滿足規(guī)范,但在兩年內(nèi)該.地(見圖1),雖然二者的接地電阻值同時滿足要求,但在移動造紙廠蘆葦堆場三次遭受雷擊引起火災(zāi),經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查,在各項鐵塔接岡泄流的過程中,雷電流選擇易于泄放的路徑,便直接測試指標(biāo)都滿足規(guī)范要求的前提下,雷擊致災(zāi)的主要原因為:侵入機(jī)房,造成較為嚴(yán)重的雷擊事故。(1)接閃桿塔雖然抗風(fēng)強(qiáng)度、牢固度等特性突出,但塔式2.3配電機(jī)房目前小區(qū)均采用公變配電方式，當(dāng)單棟住宅由配電房進(jìn)結(jié)構(gòu)因為焊接或螺絲固定等問題造成整體電氣貫通存在一定入電源,以“測”為據(jù),住宅總配電的PE排、配電柜、SPD均接隱患,必須設(shè)置專設(shè)引下線,但檢測過程中缺乏了對該項內(nèi)容地良好,但其引線方式如圖2:由總配電房從a點引出電纜,由的“檢”，繼而發(fā)生了由于接閃桿塔泄流不暢產(chǎn)生的電感電壓.b點引入棟配電室的等電位連接排(等電位連接排同時也作降形成空氣擊穿;+葉十葉葉葉十葉葉十葉葉十葉十十葉葉十葉葉葉葉十葉葉葉葉葉葉十十十十葉葉十葉葉十葉葉十葉葉.基金項目:中國礦業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新項目(201525);江蘇省大[4]吳創(chuàng)之,孫肇秋,陰秀麗,等 .我國生物質(zhì)能源發(fā)展現(xiàn)狀與思考[D].農(nóng)學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目(201510290009)。業(yè)機(jī)械學(xué)報,2009,40(1):91-99.[5]孫 立，張曉東生物質(zhì)熱解氣化原理與技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版參考文獻(xiàn)社,2013[1]賴艷華,呂明新,馬春元,等.秸稈類生物質(zhì)熱解特性及其動力學(xué)研[6]楊冬,陳清文.北方地區(qū)典型生物質(zhì)的熱重分析及動力學(xué)研究[D]燃究[]太陽能學(xué)報, 2002,23(2):203-206.燒科學(xué)與技術(shù),2014.20(4):319-322.名[2]盧洪波，蘇桂秋,徐海軍,賈春霞.玉米秸稈TC-FTIR聯(lián)機(jī)熱解特性收稿日期:2016-7-10研究[D.應(yīng)用能源技術(shù),2005(6);1~3.[3]孫永明,袁振宏，孫振鈞、中國生物質(zhì)能源與生物質(zhì)利用現(xiàn)狀與展望作 者簡介:閆富杰(1993-),男,漢族,山西長治人,本科生,熱I可再生能源,2006,2(126):80-82.能與動力工程專業(yè)。276