第42卷第4期中國(guó)科學(xué)技求大每學(xué)次Vol. 42.No. 42012年4月JOUIRNAL OF UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Of CHINAApr.201 2文章編號(hào);0253-2778<2012)04 0318-07麥稈熱解機(jī)理研究李小民,李永平,鄧權(quán)威,林其釗(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)熱科學(xué)與能源工程系,安徽合肥230026)摘要:采用熱重法對(duì)不同加熱速率、氯氣氣氛條件下的麥稈失重行為進(jìn)行了研究.研究發(fā)現(xiàn),麥稈失重主要由水分析出、有機(jī)物熱解和無(wú)機(jī)物分解等3個(gè)階段組成,其中在無(wú)機(jī)物分解階段還伴隨有輕微的炭化;此外，隨著加熱速率增加,有機(jī)物分解的初始溫度.終了溫度.峰值失重速率對(duì)應(yīng)溫度等相應(yīng)增加.利用雙外推法推斷了麥稈中有機(jī)物熱解的最概然機(jī)理函數(shù),發(fā)現(xiàn)麥稈熱解可以用二級(jí)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行?；?，同時(shí)，確定了麥稈熱解的活化能、指前因子等反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù).對(duì)利用雙外推法得到的模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比.結(jié)果表明.兩者之間符合較好,但仍存在一定偏差.對(duì)引起偏差的原因進(jìn)行了分析.關(guān)鍵詞:生物質(zhì);熱解;熱重分析;雙外推法中團(tuán)分類號(hào):TK6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi; 10. 3969/j. issn. 0253-2778. 2012. 04. 009引用格式:李小民,李永平,鄧權(quán)威,等.麥稈熱解機(jī)理研究[J].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,42<4>:318-324.Li Xiaomnin, Li Yongping, Deng Quanwei, et al Research on mechanisms of pyrolysis of wheat straw[]. Journal of University of Science and Technology of China, 2012,42(4) :318 324Research on mechanisms of pyrolysis of w heat strawLI Xiaomin, LI Yongping, DENG Quanwei, LIN Qizhao(Uniursisy of Scienro and Technology of China, Department of Thermal Scince and Energy Enginering, Hefei 230026. Chima)Abstract: A thermogravimetric experiment was performed to investigate the mass loss of wheat straw ininertial ambience of nitrogen. The results show that, in the process of mass loss, there exist three stages:preheat drying, pyrolysis and thermal decomposition of inorganic components, accompanying mildcarbonization in the third stage. At the same time, the characteristic parameters, such as onsettemperature, final temperature and peak temperature, increase along with the increase of heating rate.Furthermore, the dual extrapolation method was utilized to obtain appropriate kinetic mechanisms tomodel the pyrolysis of wheat straw. It was concluded that the mechanisms of pyrolysis for wheat strawfollow second-order reaction. In addition, the parameters of chemical kinetics, such as activation energyand frequency factor, were obtained as well. The preliminary comparisons between the model and theexperimental data validate the reliability of the kinetic mechanisms as a whole. Finally, the causes of thediscrepancy were analyzed.Key words: biomass; pyrolysis; thermo-gravimetric analyse; dual extrapolation method收痛日期:2011-07-181修回日期:2011-10-14基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展(973)計(jì)劃(2010C227300)資助.作者簡(jiǎn)介:李小民。男.1971年生.博土生。研究方向:秸稈生物質(zhì)利用Emil:ixmin@rmaiL ustc edu cn通訊作者:林其釗，博上/鐵授Email:qlin@ustc edu. cn第4期麥稈熱解機(jī)理研究3190引言1實(shí)驗(yàn)方法熱解是生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換的初始反應(yīng),對(duì)熱1.1實(shí)驗(yàn)原料化學(xué)轉(zhuǎn)換裝置的效率、運(yùn)行水平等具有重要影本文利用熱重法對(duì)麥稈熱解進(jìn)行了研究.為了響凹。熱重法是生物質(zhì)熱解研究的常用方法14].消除顆粒粒徑對(duì)反應(yīng)的影響，采用的試樣粒度為劉乃安等[2]利用熱重法對(duì)林木的熱解進(jìn)行了研100~120 pm.麥稈試驗(yàn)樣品的主要性質(zhì)參數(shù)如表1究,認(rèn)為可以使用二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行所示.模化. Nassar等(3)利用熱重法研究了稻殼熱解，使1.2實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)條件用的是準(zhǔn)-級(jí)反應(yīng)模型.張曉東等1[1利用熱重法使用日本島津的熱分析裝置DTG 60H得到了研究了玉米秸稈的熱解,采用的反應(yīng)機(jī)理為- - 級(jí)麥稈樣品的熱重分析(TGA)曲線和微分熱重分析反應(yīng).孔曉英等I5]1利用熱重法對(duì)麥稈和蔗渣的熱(DTG)曲線;采用DSC-60得到了差熱分析(DTA)解進(jìn)行了比較研究，分析了加熱速率對(duì)麥稈和蔗曲線,參比物為arAl2().實(shí)驗(yàn)時(shí)加熱爐由室溫加熱渣熱解特性的影響. Vuthaluru[6]利用熱重法對(duì)麥到1 273 K,升溫速率分別為5, 10,20, 40 K/min,加稈/煤混合物的熱解特性進(jìn)行了研究,分析了不同熱爐通人的氮?dú)饬魉贋?0 mL/ min,每次實(shí)驗(yàn)使用比例混合物的熱解特性.眾所周知,在熱解動(dòng)力學(xué)的樣品約為10mg.為了消除系統(tǒng)誤差,每個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)研究中，由于反應(yīng)活化能和指前因子的補(bǔ)償效應(yīng)，束后作- -個(gè)相同條件下的空白實(shí)驗(yàn).使很多機(jī)理函數(shù)都能有一個(gè)良好的線性結(jié)果(78].2結(jié)果與討論這使研究得到的同一物質(zhì)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)出入很大. VuthaluruF']在麥稈熱解研究中,當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)取2.1麥稈 熱解失重行為0.8時(shí),計(jì)算得到的活化能為80.2kJ/mol,指前因?qū)嶒?yàn)得到的4種加熱速率條件下的熱重分析曲子為1. 6X107 min~';而當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)取0.52時(shí),計(jì)線如圖1所示，微分熱重曲線如圖2所示,差熱分析算得到的活化能為114.8 kJ/mol, 指前因子為曲線如圖3所示.4.7X109min-.這是由于選擇的機(jī)理函數(shù)與實(shí)際從圖1、圖2和圖3可以看出,麥稈失重主要經(jīng)發(fā)生的動(dòng)力學(xué)過(guò)程之間存在差異造成的，故選擇最歷3個(gè)階段.首先是水分析出階段，主要是麥稈中自概然機(jī)理函數(shù)非常重要.最概然機(jī)理函數(shù)的推斷方法很多,如雙外推法、Satava法、Bagchi法、Malek100....10 K/min法等[9].王明峰等[”利用Malek法推斷了玉米秸稈--- 20K/min80-- - 40 K/min熱解的機(jī)理函數(shù)，認(rèn)為玉米秸稈熱解服從隨機(jī)成核。隨后生長(zhǎng)機(jī)理.任庚坡等[0]利用雙外推法對(duì)元寶山褐煤的熱解機(jī)理進(jìn)行了推斷,認(rèn)為其熱解服從Anti-30Jander的三維擴(kuò)散機(jī)理.本文首先利用熱重法,對(duì)麥稈熱解進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究.然后利用雙外推法,確定20-了麥稈中有機(jī)物熱解的最概然機(jī)理函數(shù).最后,將模400 600 800 1000 1200型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了模型結(jié)溫度/K果的可靠性,并對(duì)造成二者之間存在的偏差的原因圈1熱重(TG)曲線進(jìn)行了分析.Fig 1 Weight loss curve from thermogravimetry analysis表1麥稈元素分析與工業(yè)分析Tab. 1 Ultimate analysis and proximate analysis of wheat straw元素分析工業(yè)分析質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%低熱值/(kJ.kg 1)Cal Hau OuNar Su FCV。Mw AarQw46.7 7.2 45.10.60.4 14.064.1 8. 313. 616 560320中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)第42卷應(yīng)增加.這表明提高加熱速率也會(huì)導(dǎo)致?lián)]發(fā)份析出0.05r0.00滯后,原因也是材料內(nèi)部傳熱需要- -定時(shí) 間.此外，-0.05-如圖2所示，當(dāng)加熱速率為10 K/min和20 K/ min-0.10-一5K/min。-0.15---- 10 K/min時(shí),DTG曲線上出現(xiàn)了臺(tái)階,這是由于麥稈中纖維-0.20 E.. 20 K/min號(hào)-025素的熱解初始溫度較高引起的.麥稈是由半纖維索、纖維素和木質(zhì)素組成的混合物. Yang等[1曾對(duì)各宣-0.35E-0.40F組分的獨(dú)立熱解過(guò)程進(jìn)行了研究.結(jié)果表明,木質(zhì)素-0.45-和半纖維素的熱解過(guò)程為放熱過(guò)程,其中前者的熱-0.50F-0.55解初始溫度約為160 C ,后者約為220 C ;纖維索的6000溫度/K熱解為吸熱過(guò)程，且其熱解初始溫度最高,約為315 C.根據(jù)圖3,當(dāng)加熱速率為5 K/min和10 K/圖2微分熱重(DIG)曲線ig 2 Derivative thermogravimetry curve of wheat strawmin時(shí),熱解過(guò)程總體表現(xiàn)為吸熱過(guò)程,這表明半纖維素和木質(zhì)素?zé)峤夥懦龅臒崃坎蛔阋跃S持纖維素?zé)峤馑锜崃?而須補(bǔ)充外加熱量以維持熱解的進(jìn)行.10F第三階段是無(wú)機(jī)物的分解,并伴隨有輕微的炭化過(guò)程.根據(jù)廖翠平等[2]的研究，麥稈中的無(wú)機(jī)元素主魚(yú)-5要是K,Ca,Mg,Al,由這些元素的組成的無(wú)機(jī)物分營(yíng)-10f是-1s解為吸熱反應(yīng).由圖3的DTA曲線可以看出,當(dāng)加5 K/min熱速率為20和40K/min時(shí),放熱分別在707K和各-20F; 10 K/min。-25-20 K/min746 K達(dá)到峰值,表明此時(shí)木質(zhì)素?zé)峤庖掩吔Y(jié)束,而-30-40 K/min無(wú)機(jī)物分解開(kāi)始占據(jù)優(yōu)勢(shì).圖2的DTG曲線中的400600 801000 1200小失重峰就對(duì)應(yīng)著某種無(wú)機(jī)物的分解,如CaCOs在950 K左右的分解.此外,該階段還存在輕微的炭化圄3差熱分析(DTA) 曲線過(guò)程.由圖3的DTA曲線可以看出，當(dāng)加熱速率分Fig3 DTA curve of wheat straw at different heating rates別為20和40K/min時(shí),仍存在放熱峰.考慮到麥由水結(jié)晶水和吸附水的析出.水分析出階段的主要稈中的無(wú)機(jī)物分解是吸熱反應(yīng),故放熱峰的存在一-特征參數(shù)如表2所示,隨著加熱速率的增加,水分析定是由某種其他物質(zhì)發(fā)生放熱反應(yīng)造成的.根據(jù)出的終了溫度T，、峰值失重速率對(duì)應(yīng)溫度Tm均相Yang等1[1的研究結(jié)果,木質(zhì)素?zé)峤鉃榉艧岱磻?yīng),熱應(yīng)增加.這表明提高加熱速率將引起水分析出滯后，解溫度范圍較寬(約為160~ 900 C),因此該階段這是由于材料內(nèi)部傳熱需要- -定時(shí)間造成的.其次的放熱是由木質(zhì)素?zé)峤庠斐傻?進(jìn)一步,結(jié)合圖2的是麥稈中的有機(jī)物熱解階段,其失重曲線的主要特DTG曲線,該階段的失重速率很小，在DTG曲線上征參數(shù)如表2所示,隨著加熱速率的增加,揮發(fā)份析近似為一條直線，表明在無(wú)機(jī)物分解階段盡管存在出的終了溫度T、峰值失重速率對(duì)應(yīng)溫度Tmx均相炭化,但已經(jīng)不明顯.表2麥稈熱解失重曲線的特征參數(shù)Tab.2 The characteristic parameters of the TG-DIG curves of pyrolysis of wheat straw熱解步驟β/(K●min-1)初始溫度終了溫度峰值失重速率對(duì)應(yīng)溫度峰值失重速率 失重率T/KTn/K/(s-1)/%2939342-0. 008 54.96水分析出1029855367-0.014 94.6471378-0. 026 54. 8076411-0.04404.27646594-0.067 659.0845524625-0.125562. 59有機(jī)物熱解2047245640-0. 240 063.884C749-0. 503 866.49第4期麥秤熱解機(jī)理研究3212.2熱解反應(yīng)機(jī)理研究最概然機(jī)理函數(shù)推斷有雙外推法、Satava法、2.2.1雙外推法 原理Bagchi法、Malek法等0].其中,雙外推法是指將加多相反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式為熱速率β和轉(zhuǎn)化率a雙雙外推為零以得到樣品在熱da/dt = k(T)f(a).，(1)平衡狀態(tài)下的Epoo及原始狀態(tài)下的E-o,然后根據(jù)式中,a為轉(zhuǎn)化率,其定義為a=[mo -m(t)]/(mo一兩者之間的差異大小而確定最概然機(jī)理函數(shù).其基mo),mo為試樣初始時(shí)刻的質(zhì)量,m(t)為試樣在t本思想是認(rèn)為固體樣品在一定加熱速率的溫度場(chǎng)中時(shí)刻時(shí)的質(zhì)量,Tmw為試樣熱解完成后的最終質(zhì)量;z的受熱過(guò)程是非定溫過(guò)程,樣品本身的熱傳導(dǎo)造成為反應(yīng)時(shí)間;k(T)為反應(yīng)速率常數(shù);f(a)為反應(yīng)機(jī)了樣品本身以及樣品與溫度場(chǎng)之間處于非熱平衡狀理函數(shù).確定速率常數(shù)k(T),需要選擇合適的f(a)態(tài),故在此基礎(chǔ)上得到的反應(yīng)機(jī)理及動(dòng)力學(xué)參數(shù)與形式.多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的主要研究方法如表3真實(shí)情況有偏離:加熱速率越大,偏離就越大.顯然，所示[3]。如果將加熱速率外推到零,就可以獲得樣品處于熱表3非均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型研究方法平衡狀態(tài)時(shí)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，它將反映過(guò)程的真實(shí)狀Tab.3 The model methods o[ kinetics況同時(shí),當(dāng)樣品在不同轉(zhuǎn)化率時(shí),其表觀活化能也on heterogeneous reaction將呈現(xiàn)規(guī)律性的變化.因此,如果獲得轉(zhuǎn)化率為零時(shí)序號(hào)基本思想.研究方法的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，就可認(rèn)為是體系處于原始狀態(tài)時(shí)的I于 Arenius定律的表達(dá)式微分法參數(shù)0.雙外推法的步驟是:積分法首先，由Cotas-Redfern積分式:u使用其他形式的 k(TD表達(dá)式H-E公式:k(D)=BTmln[G(a)/T] = In(AR/E)- E/(RT). (3)BH公式:Ceor固定加熱速率β,由In[G(a)/T]與1/T之間的直直接使用式(1)NPK方法線關(guān)系,求出反應(yīng)的表觀活化能和指前因子.在某固表3中方法II和方法M的優(yōu)點(diǎn)是其擬合公式與定加熱速率下.選擇多個(gè)線性關(guān)系極佳的G(a),由數(shù)據(jù)符合較好,但諸如B.m、C、D等參數(shù)卻缺乏明式(3)確定動(dòng)力學(xué)參數(shù),進(jìn)而由下述兩式外推而分別確的物理意義.而方法I中，反應(yīng)活化能E和指前得到Epo和Ap-o:因子A等動(dòng)力學(xué)參數(shù)的物理意義卻分別有碰撞理E=an+bβ+cp +dβ, Epo=a]，(4)論和活化絡(luò)合物理論的詮釋[9] ,故在此使用方法IlnA=az +brβ+crp +dqp, (InA)p-o= az.進(jìn)行研究.從數(shù)學(xué)處理方法上來(lái)看,方法I可分為積(5)分法和微分法.較之微分法受限于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)噪聲的然后,根據(jù)Ozawa積分式:影響,積分法更具優(yōu)勢(shì)0[1].由式(1)積分得到lg β= lg[AE/R. G(a)]- 2.315一0.4567E/(RT),(6)G(a)=j。忠一含。exp(-最)dT. (2)當(dāng)轉(zhuǎn)化率a固定,則G(a)- -定,這樣由lgβ與1/T式中,G(a)為機(jī)理函數(shù);β= dT/dt為加熱速率;A為的直線關(guān)系,求出一定a時(shí)的表觀活化能.然后按照指前因子;E為活化能;R為通用氣體常數(shù).從式(2)下述方程將a外推到零而得到無(wú)任何副反應(yīng)干擾、可以看出,其右端的積分部分沒(méi)有解析表達(dá)式，因此體系處于原始狀態(tài)下的Ero:積分法的難點(diǎn)在于其溫度積分的求解.溫度積分式E=ag+bga+c3a2 +dsa', E-o=as. (7)的求解主要有解析法和數(shù)值方法,其中解析法的使將選定的幾個(gè)G(a)式的Ego與E。o相比較,其中用較多,如Coats -Redfern, FlynnWall-Ozawa等[9].相同或相近者,即為該反應(yīng)的最概然機(jī)理函數(shù).眾所周知，由于反應(yīng)活化能和指前因子的補(bǔ)償效應(yīng),2.2.2推斷過(guò)程與結(jié)果使很多機(jī)理函數(shù)都可能呈現(xiàn)良好的線性結(jié)果[79].雙外推法的第- -次外推 是根據(jù)式(3)進(jìn)行的,要這使得在相同實(shí)驗(yàn)條件下,不同研究者得到的同一求所選擇的機(jī)理函數(shù)G(a)使ln[G(a)/T"]~1/T物質(zhì)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)出人很大顯然,這是由于選之間的關(guān)系曲線具有極佳的直線性.目前的異相反擇的機(jī)理函數(shù)形式與實(shí)際發(fā)生的動(dòng)力學(xué)過(guò)程之間的應(yīng)機(jī)理函數(shù)主要有反應(yīng)級(jí)數(shù)模型、相界面模型、擴(kuò)散差異造成的[9],故選擇最概然機(jī)理函數(shù)對(duì)增強(qiáng)模型機(jī)理模型和隨機(jī)成核模型等[4.由于試算時(shí)后3種的通用性顯得尤其重要.模型的直線關(guān)系較差,故在此選擇反應(yīng)級(jí)數(shù)模型,如322中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)第42卷表4所示.能Epo比較發(fā)現(xiàn)，麥稈熱解的機(jī)理函數(shù)為二級(jí)反表4采用的機(jī)理函數(shù)應(yīng),相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)為E= 1.17X 10* J/mol和Tab.4 The several mechanisms adopted in this paperA=1.27X10*s-'.反應(yīng)級(jí)數(shù)nG(a)f(a)2.3結(jié)果可靠性驗(yàn)證與誤差分析n-1-ln(1-a)(1-a)利用雙外推法,得到麥稈中有機(jī)物熱解為二級(jí)n=2,3,4 .(1-(1-a)1-)/(1-n)(1-a)n反應(yīng)機(jī)理,活化能E為1. 17X 105 J/mol.指前因子根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的加熱速率β分別為5, 10,20,A為1.27X108 s-'. 為了驗(yàn)證該模型的可靠性,將40 K/min的熱重曲線,由式(3)得到的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，其與4種加熱速率F的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較.二級(jí)即活化能E和指前因子A如表5所示.同時(shí)表5也反應(yīng)的機(jī)理函數(shù)為G(a)=(1-a)-1-1.(8) .給出了由公式(4)和(5)外推得到的Ero和Apo,該這樣由式(3)得到的麥稈熱解理論計(jì)算式為次外推在表5中由“外推1”標(biāo)記.另個(gè)外推是根據(jù)Ozawa公式和式(7)進(jìn)行a=1-1+ARTx(融)(9)的.首先根據(jù)一定的轉(zhuǎn)化率a.得到不同加熱速率下的體系溫度,進(jìn)而根據(jù)式(6)得到該轉(zhuǎn)化率時(shí)的活化式中,E=1.17X10* J/mol;A=1.27X10*s-';R=能.計(jì)算中所選定的轉(zhuǎn)化率,- -定轉(zhuǎn)化率、不同加熱8. 314J/(mol. K);p/(K. s~)為加熱速率.圖4速率時(shí)的體系溫度,以及根據(jù)Ozawa公式計(jì)算得到給出了按照式(9)得到的理論曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比的活化能如表6所示.然后將得到的活化能根據(jù)式較,其中加熱速率β分別為5,10,20和40 K/min.<7)外推得到Erro.最終得到E。o= 111 236. 12從圖4可以看出，理論曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合較J/mol.將Eo與表4給出的一次外推得到的活化好.但二者之間仍有一定偏差,并且不同加熱速率下表5 Cotas-Redfern公式得到的對(duì)應(yīng)于不同機(jī)理函數(shù)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)Tab.5 The parameters of kinetics from Cotas-Redfern formula corresponding to several mechanismsA/(K●min-1)234E/(kJ.mol-I) A/(s-1) E/(kJ.mol-1) A/(s-I) E/(kJ.mol-1) A/(s-1) E/(kJ.mol-1) A/(s-1)8.86E+04 1. 66E+051. 11E+055. 62E+07 1. 40E+05 7. 42E+101. 71E+051. 93E+05108.04E+04 2. 24E+041.11E+05 4. 49E+071. 51E+056.05E+11 1. 93E+051. 71E+16208.09E+04 3. 05E+04 1. 14E+05 8. 70E+07 1. 57E+05 1. 82E+12 2. 03E+058. 20E+16408.68E+04 1. 40E+051.19E+05 2.67E+08 1. 60E+053. 36E+12 2, 05E+058.79E+ 16外推11.05E+07 1. 14E+071. 17E+051.27E+08 1.21E+05 :1.95E+09 1. 32E+05 4. 07E+10表6 Ozawa 公式得到的不同轉(zhuǎn)化率時(shí)的活化能Tab,6 The parameter ot activation energy from Ozawa formula at different conversion ratio加熱速事/(K●min-1)0E/(kJ●mol-1)T/K0.10528. 73541. 83555. 61571. 161. 17E+050.20548. 00561. 12576. 26592.051.21E +o50.30562. 89578. 43593. 43608.811.23E+050.40576. 24591. 58607. 31622. 911.26E+050.50585. 04601. 26617. 68634. 071. 24E+050.60592. 77626. 08643.471 24E+050.70600. 18618. 06635. 41.653.151. 22E+050.80609. 72631. 17649. 1966.6 760.90622. 86648, 29666. 33683. 831.15E+05第4期麥稈熱解機(jī)理研究323.0β:5 K/minβ: 10 K/min0.8-.8-每0.0.60.4-.4-2-■ 測(cè)量值.2-●測(cè)量值一理論 曲線理論曲線400450500550600650700750溫度1K溫度/Kβ: 20 K/min.00β: 40 K/min.60.4+)402-▲測(cè)最值▼測(cè)量值400 450500550600650700750400450500550600650700 750圈4理論曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)照Fie 4 The preliminary comparisons between the model and the experimental data產(chǎn)生偏差的大小與位置也不相同.現(xiàn)對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)單分 析出.有機(jī)物熱解和無(wú)機(jī)物分解等階段組成,其中分析:①熱重實(shí)驗(yàn)中,影響麥稈熱解的因素既有動(dòng)力在無(wú)機(jī)物分解階段還伴隨有輕微的炭化過(guò)程.學(xué)方面的作用，也有傳熱、傳動(dòng)量、傳質(zhì)等方面的作(I)根據(jù)得到的理論計(jì)算式與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)用,單純動(dòng)力學(xué)模型研究尤法對(duì)其作出準(zhǔn)確描述,結(jié)比情況,表明采用二級(jí)反應(yīng)機(jī)理?；湺捴械挠袡C(jī)果造成計(jì)算值與測(cè)量值之間的偏差.②麥稈是由半物熱解具有- -定的可靠性.纖維素、纖維素以及木質(zhì)素組成的混合物.首先,實(shí)(皿)麥科中有機(jī)物熱解的活化能為1. 17X 105際熱解過(guò)程中,隨著加熱速率發(fā)生變化,由于材料內(nèi)J/mol,指前因子為1.27X108s-'.部傳熱需要一定時(shí)間,導(dǎo)致各組分的熱解初始溫度、終了溫度峰值溫度等均會(huì)發(fā)生變化;其次,各組分參考文獻(xiàn)(Referencs)的析出產(chǎn)物也不同，如半纖維索熱解主要析出CO2、[1] Vuthaluru H B Thermal behavior of c/inass纖維素主要析出CO、木質(zhì)索熱解主要析出CH和blends during co-pyrolysis [J ]。Fuel ProcessingH1],同時(shí)，揮發(fā)份中各組分的擴(kuò)散系數(shù)也不相Technology, 2003, 85; 141- 155.同;第三,熱解過(guò)程中半纖維素等3種組分之間還會(huì)[2]Liu Naian, Wang Haihui, Xin Dunbuang, et alModelling the thermal decomposition of wood and存在相互影響，結(jié)果使測(cè)量值與計(jì)算值之間出現(xiàn)的leaves[J]. Journal of University of Science an偏差大小與位置也不相同.Technology of China, 1998, 28(1): 40-48.3結(jié)論劉乃安,王海暉,夏教煌,等林木熱解動(dòng)力學(xué)模型研究[J].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998, 28(1):40-48.(I)麥稈在惰性氣氛下的失重過(guò)程主要由水[3]Nassar M N. Thermal analysis of kinetics of324中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)第42卷bagasse and rice straw[]. Energy Sources, 1999, 21:[10] Ren Gengpo, Zhang Chaoqun, Wei Lihong, et aL131-137.Pyrolysis characteristics of superfine pulverized lignite[ 4] Zhang Xiaodong, Xu Min, Sun Rongfeng, et aL Studyand its pyrolysis mechanism [J]. Journal of Engineeringon the kinetics of com stalk pyrolysis by TG-DTGor Thermal Energy and Power, 2005， 20 (4):analysis [J ]。Journal of Fuel Chemistry and407-410.Technology, 2006, 31(1): 123-125.任庚坡，張超群,魏礫宏,等.超細(xì)揭媒粉的熱解特性張曉東,許敏,孫榮峰,等.玉米秸熱解動(dòng)力學(xué)研究[].及其熱解機(jī)理[J].熱能動(dòng)力工程，2005, 20(4):407-燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2006,31(1) :123-125.[5] Kong Xiaoying, Ma Longlong. 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