沙柳焙燒炭的烘焙與性能研究.pdf

1、生物質(zhì)材料由于儲(chǔ)備量大、分布范圍廣泛，且對(duì)環(huán)境無(wú)污染等特點(diǎn)，這一系列優(yōu)勢(shì)使它引起全世界的廣泛關(guān)注。生物質(zhì)能源的合理開發(fā)利用不僅可以為我們提供豐富的清潔能源，而且可以保護(hù)環(huán)境、減少我國(guó)對(duì)化石燃料的長(zhǎng)期依賴，為我國(guó)能源問(wèn)題的解決提供了有效方法。然而，生物質(zhì)具有分散性強(qiáng)、含水率高等許多缺陷，限制了它的長(zhǎng)途運(yùn)輸，也加大了其儲(chǔ)存成本，導(dǎo)致生物質(zhì)能源無(wú)法規(guī)?；谩１菊撐膶?duì)灌木材料-沙柳的烘焙特性、吸水特性、熱解及燃燒性能進(jìn)行定量研究，這有利于生物

2、質(zhì)烘焙工藝進(jìn)一步優(yōu)化，為了更透徹地研究生物質(zhì)烘焙過(guò)程提供了重要的理論參考，同時(shí)對(duì)沙柳的更高效利用也有著十分重要的意義。
　?、爬民R弗爐將沙柳樣品分別在200℃、230℃、260℃、290℃，30min時(shí)進(jìn)行烘焙，之后通過(guò)比表面分析儀、電鏡掃描、FT-IR、激光分析儀等儀器，從微觀、宏觀方面對(duì)沙柳的烘焙性能做了定性的了解。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：①通過(guò)焙燒后的沙柳其表觀形貌發(fā)生了變化:隨著烘焙溫度的升高，生物質(zhì)半焦物理形態(tài)發(fā)生了變化，固體產(chǎn)

3、物由黃色變?yōu)楹稚罱K轉(zhuǎn)至黑色。體積較烘焙前變得小了很多，固體產(chǎn)物呈現(xiàn)脆而易碎的狀態(tài)，沙柳的形狀向圓柱形或球形轉(zhuǎn)變。②經(jīng)過(guò)烘焙后，沙柳的可磨性大幅度提升，得到了很好的改善，烘焙時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)沙柳特性的影響并不是很明顯，因此合適的溫度，合理的時(shí)間，將會(huì)為后續(xù)提升沙柳的熱解特性及更好的提供發(fā)電供熱所需合成氣質(zhì)量，起到大力的支持。③經(jīng)過(guò)比表面分析儀可以看到:烘焙在一定程度上可以改變沙柳自身的微觀結(jié)構(gòu)。烘焙所得固體產(chǎn)物的孔隙比較發(fā)達(dá)，有利于其在燃燒

4、和氣化過(guò)程中傳遞熱量與質(zhì)量，進(jìn)一步可促進(jìn)在其熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的作用，使得氣-固反應(yīng)的快速進(jìn)行。④烘焙后的沙柳質(zhì)量、能量產(chǎn)率都有一定的減少，而且能量產(chǎn)率相較質(zhì)量減少的緩慢。⑤沙柳經(jīng)過(guò)烘焙后固體產(chǎn)物中所含氧官能團(tuán)數(shù)量明顯減少，相對(duì)能量密度提升了很多。⑥對(duì)沙柳焙燒炭進(jìn)行SEM分析，以期得到表面形態(tài)結(jié)構(gòu)特性的變化，不僅有助于對(duì)沙柳低溫焙燒過(guò)程提供一定的參考，而且可以更直觀的了解焙燒炭的性質(zhì)。
　　⑵利用恒溫恒濕箱對(duì)沙柳焙燒炭的吸水性能進(jìn)行

5、了研究，目的是探測(cè)沙柳焙燒炭的水分吸附性能。結(jié)果表明：②沙柳焙燒炭的吸水過(guò)程包括兩部分:初始時(shí)的快速吸水、后期的緩慢吸水。②沙柳的吸水性和焙燒溫度相關(guān)，隨著溫度的升高，沙柳的憎水性表現(xiàn)很明顯。③在較低濕度，吸水性能相對(duì)增長(zhǎng)較慢，隨著濕度不斷增高，吸水率增長(zhǎng)速率變快。④隨著烘焙溫度的增高，沙柳焙燒炭的吸水性能卻在不斷下降。水分的脫除對(duì)沙柳的高效轉(zhuǎn)化影響至關(guān)重要，因此，它對(duì)沙柳后期的運(yùn)輸以及后續(xù)熱化學(xué)的轉(zhuǎn)換有重要意義。
　　⑶對(duì)沙柳原

6、樣及不同溫度下的烘焙樣品進(jìn)行熱解和燃燒實(shí)驗(yàn)，研究表明:在此過(guò)程中分別相應(yīng)的對(duì)應(yīng)三個(gè)過(guò)程:主要是沙柳的脫水干燥(＜200℃)、揮發(fā)分的析出及燃燒過(guò)程、炭化及燃燒階段。240℃左右時(shí)，半纖維素進(jìn)行一定熱解，而它熱解速度快，在高溫狀態(tài)下，又有利于烘焙的順利進(jìn)行，最終使氣體的產(chǎn)物主要為H2O、CO2、少量C=O等含氧有機(jī)碳水化合物。此外，焙燒后沙柳燃點(diǎn)下降鮮明，隨著烘焙溫度的升高，對(duì)應(yīng)的沙柳最大失重峰的溫度變得更低;烘焙后高溫段放熱量明顯要高于