微波诱导市政污泥热解实验的热重分析

通过TG-DSC实验,研究微波辐射对污泥热解特性的影响,与污泥-生物质混合热解特性作对比,并利用Coats-Redfern积分法计算出污泥热分解反应的表观活化能、反应级数及指前因子.结果表明,在辐射剂量为10,W/g、20,W/g和25,W/g的条件下,污泥TG实验的失重率分别提高了4.6%、5.7%和11.6%;热解反应的活化能分别降低了19.2,kJ/(mol.K)、2.6,kJ/(mol.K)、12.7,kJ/(mol.K),平均降低了24%,反应级数略有变化.在10,K/min升温速率下,添加质量分数为5%的木屑或麦秆,污泥热解失重率分别为4.7%和8.9%.

复合粘结剂对生物质成型颗粒密度与能耗的影响

以棉秆、麦秆和油菜秆为原料,通过向其中加入不同的复合粘结剂于台式模压单元上进行成型实验来考察生物质成型颗粒的特性。结果发现,对于棉秆和麦秆而言,加入粘结剂后的成型颗粒比未添加粘结剂的成型颗粒的松弛密度大幅提高,并且能耗减少20%以上。综合考虑成型颗粒品质、能耗以及经济成本等因素,棉秆和麦秆成型颗粒的最优复合粘结剂(羧甲基纤维素、Al2O3、Fe2O3和黏土)的质量比分别为4∶4∶5∶7和3∶5∶6∶6,而油菜秆由于自身特性,需进一步探讨其最佳成型方式。通过红外光谱和金相显微镜图像分析,粘结剂中的羧甲基纤维素与成型颗粒中微小粒子相互交联形成"桥键"加强原料粒子间的粘结力,但由于油菜秆中提取物含量较高,导致原料粒子表面形成的角质层阻碍粘结剂与原料粒子之间的相互作用。

农业秸秆燃烧特性及动力学分析

选用华中地区典型的农业秸秆(麦秆、稻秆、棉秆以及林业枝条)为研究对象,在热重/差热综合热分析仪(TG-DTA)上研究它们的燃烧特性,并采用非等温积分法(Coats-Refern)分析秸秆的燃烧动力学特性.研究发现:农业秸秆易着火和燃尽,燃烧过程主要包括挥发分的析出燃烧(200～360℃)和固体焦炭的燃烧(360～500℃).动力学分析表明:挥发分的析出较容易,所需活化能较小(<100kJ/mol),而固体焦炭的燃烧较难,活化能达150kJ/mol以上.对于不同的秸秆,麦秆和稻秆较易着火燃烧,而棉秆和枝条相对难以着火燃烧,这与其物质组成与化学结构的不同有关.

煤与生物质混燃灰渣特性分析

研究表明,由于棉杆中K含量高于木屑,混燃过程中更易与煤中Si、Al反应生成低熔点物质,因此更易导致积灰结渣。木屑掺混比例上升至30%,棉杆掺混比例上升至20%时,灰渣聚团现象明显,渣块中有明显KAl Si2O6衍射峰。燃烧温度由1050℃升高至1300℃时,KAl Si3O8分解为KAl Si2O6(熔点1100℃),且高温导致灰渣熔融相增加,因此增强了灰渣粘结性。而增加过量空气系数使氧化性氛围增强,增强了S反应活性,S优先和Ca发生硫化反应生成Ca SO4,但未能捕捉挥发态K固定为K2SO4,因此无法减轻积灰结渣。本研究为燃煤电厂在变工况条件下混烧生物质提供了指导依据。