Thermal decomposition analysis of coal-waste sludge and coal-sunflower seed husk blends

The thermal decomposition analysis of coal-pharmaceutical waste sludge,coal-sewage waste sludge blends and coal-sunflower seed husk blends are studied by TG dynamic runs at the heating rate of 20 ℃/min within the temperature range of 25 ℃-900 ℃.The effect of different kinetic models on the determination of kinetic parameters of thermal decomposition has been investigated.Results show that for coal-pharmaceutical sludge blend,coal-sewage sludge blend and coal-sunflower seed husk blend the optimal model functions are the three-dimensional diffusion reaction,2-dimensional and 3-diemensional nucleation and growth reactions,respectively.The Arrhenius kinetic parameters of the pre-exponential factor and activation energy of blends,as well waste sludge and sunflower seed husk only are proposed.

聚苯醚绝缘材料热氧老化动力学参数计算方法

聚苯醚是新能源储能和5G通信等产业领域的重要材料。热重动力学参数计算是快速评定聚苯醚热寿命的关键。但热重分析常选用氮气气氛且升温速率较高,导致老化机理发生改变。为此,该文通过慢速升温和空气气氛下的热重实验模拟聚苯醚的实际老化过程。在多个升温速率对应失效温度区间内拟合温度积分数值解修正Doyle系数,对早期热氧降解阶段进行动力学分析、求取活化能,并推估该阶段反应机理函数以计算指前因子。结果表明,该方法求解活化能的精度较Flynn-Wall-Ozawa法和ASTM E1641-18法更高,且聚苯醚实际热氧老化可等效为遵循类幂律反应机理函数的单一反应,计算得到的指前因子比假定反应机理的标准方法更加可靠。上述工作为聚合物绝缘的热氧老化动力学参数计算提供了有效的技术方法。

西藏三种木材生物质的燃烧特性及动力学分析

为了探讨西藏地区丰富的藏川杨、高山松和川滇高山栎3种木材生物质在燃烧过程中的反应机理,采用热重分析了三种木材的燃烧特性,通过Coats-Redfern积分法研究了其动力学特性。结果表明:3种木材生物质燃烧过程总体趋势一致,可分为失水干燥、生物质燃烧、焦炭燃烧和生物质燃尽共4个阶段,其中挥发分燃烧阶段失重占比最大。根据综合燃烧特性指数,川滇高山栎的燃烧特性最好,其次是藏川杨、高山松;随着升温速率增大,木材生物质的综合燃烧特性指数增大,燃烧速率增大,DTG曲线峰值增大,峰形变宽;藏川杨、高山松和川滇高山栎的最佳反应级数分别为1、2、2,相关系数均大于0.95。燃烧反应活化能从低到高分别为:藏川杨46.10 kJ/mol、高山松70.05 kJ/mol、川滇高山栎85.59 kJ/mol;频率因子从低到高依次为:藏川杨2.25×10^(4)min^(-1)、高山松3.99×10^(6)min^(-1)、川滇高山栎2.14×10^(7)min^(-1),该研究为优化燃烧过程和提高能源利用效率提供了理论依据。

藏东南典型生物质及其掺混样品燃烧特性及动力学分析

为给西藏农村经济建设和生态文明建设提供能源支持,采用热重分析方法研究了藏东南地区牛粪、玉米秸秆及其掺混样品的燃烧特性,采用Coats-Redfern积分法研究其动力学特性。结果表明,牛粪和玉米秸秆生物质燃烧过程总体趋势一致,共分为4个阶段,生物质挥发分析出与燃烧是主要燃烧阶段,失重占比最大;提高升温速率会使生物质燃烧速度增大,失重峰值增大;采用TG-DTG联合定义法对牛粪、玉米秸秆及其掺混生物质燃烧特性进行分析,根据综合燃烧特性指数,玉米秸秆的燃烧特性好于所有掺混样品且大于牛粪;各样品燃烧反应活化能从低到高分别为:牛粪52.19 kJ/mol、牛粪占比75%样品为47.70 kJ/mol、牛粪占比50%样品38.70 kJ/mol、牛粪占比25%样品35.23 kJ/mol、玉米秸秆33.09 kJ/mol。该研究为西藏地区多类型生物质能源燃烧利用效率提供了理论依据和技术支持。

秸秆类生物质热解特性及其动力学研究

该文对秸秆类生物质的热解行为进行了热重分析 (TG)和差分热重分析 (DTG)研究。加热速率分别为10K/min、 2 0K/min和 30K/min ,加热终温为 1173K ;采用高纯氮气做保护气 ;样品粒径为 2 5 0 μm～ 10 0 0 μm。通过对TG、DTG曲线的分析 ,深入研究了加热速度、温度、加热时间等对热解过程的影响 ,建立了北方典型的秸秆类生物质的反应动力学方程 ,得出了该类物质热解反应动力学参数、表观活化能和频率因子 。

原料预处理对生物质热裂解动力学特性的影响

为探讨水洗和酸洗等预处理方法对生物质热裂解动力学特性的影响,以水稻秸秆为生物质原料,使用去离子水和质量分数分别为3%、7%和10%的盐酸、硫酸和磷酸溶液对水稻秸秆进行水洗和酸洗处理,采用热重分析法考察了水洗和酸洗,以及酸浓度对水稻秸秆热裂解特性及综合性指数的影响,并采用Thermo-kinetics软件进行多元非线性拟合得到了热裂解过程的动力学参数,推测了热裂解动力学模型。试验结果表明:水洗及酸洗可使水稻秸秆的热解主反应区热重和微分热重曲线向高温侧移动,最大失重速率和最大失重温度升高;盐酸和磷酸溶液浓度对水稻秸秆热裂解特性的影响较小,而硫酸浓度的影响显著,并随浓度升高而增大;酸洗有利于水稻秸秆中挥发分的析出,可以脱除秸秆内的部分钾盐,3种酸脱钾盐的作用依次为:盐酸>硫酸>磷酸;热裂解热性综合特性指数受水洗和酸洗影响显著,并随酸浓度升高而变化;两步连续反应模型可较好地描述水稻秸秆的热裂解过程;水稻秸秆经去离子水和磷酸洗涤后,热裂解倾向于发生符合Avrami/Erofeev的n维成核反应或晶核成长反应,经盐酸和硫酸洗涤后,则倾向于发生n阶反应。

神华煤液化残渣的热解特性研究

以N2为载气,流速为20mL/min,升温速率分别为15,30,45和60℃/min,终温1200℃的条件下,用TGA/SDTA851热失重分析仪进行了神华煤液化残渣的热解特性试验研究.实验得到了神华煤液化残渣热解的TG和DTG曲线,表明神华煤液化残渣的热解是分两步进行的.在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体溢出引起热解失重;高温段则主要是一些高分子有机质的热解过程.低温段的热解是主要的,它基本上热解掉了神华煤液化残渣重量的30%～40%.神华煤液化残渣挥发分含量很高且具有集中析出的特性,在240～370℃区间内可挥发物质迅速热解完毕.其在高温段的热解产率很小,只有总重量的10%～13%.随着升温速率的增加,低温段和高温段热解的区分更加明显,且使神华煤液化残渣的热解产率提高.此外,还给出了不同升温速率下的神华煤液化残渣热解特性数据和化学反应动力学参数.

碳烟微粒催化氧化过程动力学分析

本文主要开展了对柴油机联内微粒催化氧化过程的动力学分析研究。采用热重分析技术，获得了在四种不同代化剂分别作用下，描述碳烟微粒氧化全过程的热重实验曲线，确定出其显著的着火特性。运用动力学方程对热重曲线进行了数学处理，计算出对应的动力学参数。通过对比反应活化能（Ｅａ）和着火点温度（Ｔｉ），实现了对催化剂活性的有效评价与筛选。

木质和玉米秸秆成型燃料热重分析与燃烧动力学

通过热重试验研究升温速率对木质颗粒和玉米秸秆颗粒成型燃料的燃烧过程及燃烧动力学特性的影响。通过对热重实验曲线的计算分析得出这2种生物质成型燃料在不同升温速率条件下的着火温度、燃烧稳定性判定指数Rw、挥发分析出特性指数Rv等燃烧特性参数,并获得活化能E与频率因子A等燃烧动力学参数。研究结果表明:热解过程主要分为燃料脱水干燥、挥发分析出及燃烧、焦炭燃烧3个阶段,其中,挥发分析出及燃烧阶段为主要质量损失阶段,热解过程随温度升高出现热滞后现象。研究结果对生物质成型燃料炉的设计和开发具有一定指导意义。

柴油机排气微粒燃烧特性的试验研究

应用热重/差热同步分析仪,在空气、氧气两种气氛下对柴油机排气微粒进行燃烧特性试验。根据试验数据分析了微粒的失重曲线、燃烧特性曲线、着火温度、燃烧特性参数,计算了燃烧反应动力学参数。结果表明:柴油机排气微粒的燃烧分为两阶段,低温段即挥发分的燃烧用的时间比较长,高温段即固定碳的燃烧用的时间比较短。当微粒在氧气下燃烧时,这个现象更明显。在低温段,反应气氛中的含氧量对挥发分的燃烧影响不大。加大反应气氛中的含氧量可以降低微粒的着火温度和反应所需的活化能。

柴油机颗粒物热重参数优化选择及其氧化特性研究

探究了柴油机颗粒物中可溶有机成分(soluble organic fraction,SOF)及热重参数对碳烟氧化特性的影响,并基于Coats-Redfern算法得到不同升温速率下碳烟的氧化动力学参数。研究结果表明:在碳烟缓慢氧化阶段,柴油机颗粒中SOF组分阻碍了碳烟氧化反应的进行,而脱SOF后碳烟比表面积增大,更利于氧化反应的进行。与脱SOF前相比,脱SOF后相应的氧化特征温度均有所降低,因而颗粒物去除SOF后的热重试验更能反应碳烟的氧化动力学特性。通过比较试验,确定进样量、工作气流量和升温速率等热重参数的优化取值,其中升温速率对碳烟氧化燃烧反应的影响显著。随着升温速率增大,碳烟氧化反应出现滞后现象,其特征温度升高且最大失重率峰值降低,而升温速率对碳烟热解程度和氧化反应温度区间大小无明显影响。通过对比分析,低升温速率(3℃/min)条件下扩散控制可以忽略不计,氧化特征温度重复性最好。不同升温速率下碳烟燃烧反应动力学参数活化能E和指前因子A之间存在动力学补偿效应,E与A均随升温速率的降低而减小。

植物类生物质热解特性及动力学研究

使用美国TA公司的Q50热重分析仪对5种植物类木材生物质进行了热解的动力学研究,样品粒径为0．075～0．100mm．分别调查3种不同升温速率下热解温度对热解过程的影响,通过对热重分析(TG)、差分热重分析(DTG)曲线的分析,建立了相应的反应动力学模型,得到了不同木材的动力学方程中的表观活化能和频率因子,为热解过程的工业化设计提供了基础数据．

废物衍生燃料(RDF)加压热解特性及其动力学研究

利用加压热重分析仪对城市固体废弃物衍生燃料(RDF)中厨余物等典型有机组份进行了加压热分析研究 ,实验载气为高纯氮气 ,加热速率为 2 0K/min ,终温 773K。通过对热重 (TG)、微分热重 (DTG)曲线的深入分析 ,得出了加压条件下RDF中几种典型有机组份的热解反应动力学参数 ,并提出相应的热解机理。

福城煤的热解动力学研究

通过热重分析法对福城煤的热失重行为进行研究,并用Coats-Redfern法计算和比较不同升温速率下煤的热解反应活化能、指前因子.结果表明,升温速率对样品最终失重量没有明显影响;最大失重速率峰随升温速率升高向高温偏移;较低升温速率下热解反应受煤的结焦影响较大.福城煤热解可由3个独立的一级反应来表示;随着升温速率的增加,中间阶段活化能降低而第三阶段活化能增加,活化能与指前因子间存在动力学补偿效应.

热重与差示扫描量热分析法联用研究城市生活垃圾中可燃物反应机理

对城市生活垃圾中 8种可燃物进行热重和差示扫描量热联用分析 ,得到了各种成分的燃烧特性参数 ,为垃圾焚烧设备的设计和运行奠定了理论基础。同时积分法和微分法相结合 ,选用合适的反应机理方程来求解反应动力学参数 ,避免了把机理方程限制为 (1 -α) n 和采用单一方法处理热重曲线而产生的误差。

PODE掺混比对高压共轨柴油机颗粒物物理特性的影响

针对增压中冷高压共轨柴油机燃用不同聚甲氧基二甲醚(PODE)掺混比(10%、20%和30%,体积分数)的PODE/柴油混合燃料的颗粒物排放进行了实验研究。分析了PODE掺混比对柴油机NO_x和烟度排放以及颗粒粒径分布的影响规律,并采用热重分析法与热解动力学方法研究了颗粒物氧化特性与热解反应活化能。实验结果表明:在柴油中掺混PODE能够降低烟度排放,且下降幅度随着PODE掺混比增加更明显,但在中高负荷时NO_x排放略有增加;随着PODE掺混比增加,颗粒总数量浓度下降,粒径分布曲线向小粒径方向移动,核态颗粒所占比例增加,积聚态颗粒所占比例降低,颗粒的数量浓度峰值、表面积浓度峰值和体积浓度峰值均减小;在柴油中掺混PODE燃烧颗粒中可溶性有机物(SOF)组分含量增加,碳烟颗粒质量损失率峰值增加,质量损失率峰值所对应温度降低,颗粒热解反应活化能有所减小,颗粒更易被氧化。

混煤燃烧反应动力学参数的实验研究

采用热天平,在20℃/min的升温速率下,对六枝化处煤和娄底煤焦两种单煤及这两煤种之间9种不同掺混比的混煤的燃烧反应动力学参数进行了实验研究。分析特性温度发现,掺混少量的六枝化处煤就能明显降低混煤的着火温度;计算所得的混煤活化能E比由父本煤种的活化能按比例加权的平均值E′小,混煤的着火性能更加接近活化能小的单煤。

正丁醇/柴油混合燃料EGR氛围下排气颗粒热重分析

针对3种不同EGR率(0,10%,20%)条件,进行了柴油机燃用正丁醇/柴油混合燃料B10的排气颗粒热重试验研究,考察了不同EGR率对颗粒热解和燃烧特性的影响,探讨了颗粒的起燃温度、燃尽温度等特征参数以及组分百分比的变化规律,基于Coats-Redfern非等温法,计算并分析了EGR率对颗粒活化能的影响.结果表明:随着EGR率的增加,颗粒的起燃温度降低,燃尽温度升高;颗粒中的挥发性物质所占百分比减小,高沸点挥发性成分以及固定碳颗粒组分有所增加,B10EGR^20%的颗粒中的固定碳颗粒质量分数与B10颗粒相比,增加了23.6%;颗粒的活化能逐渐减小,与B10颗粒相比,B10EGR10%,B10EGR^20%颗粒的活化能分别减小了0.9,1.7 kJ·mol^(-1).

神华煤液化残渣的热解特性

在TGA/SDTA851热重分析仪上,以N_2为载气,在气体流速为20 mL/min,升温速率分别为20℃/min、40℃/min、60℃/min和80℃/min,终温1100℃的条件下,进行了煤液化残渣的热解特性研究实验,得到了不同升温速率下神华煤液化残渣热解的TG和DTG曲线,表明神华煤液化残渣的热解是分两步进行的．在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体溢出引起热解失重,在低温度段180～450℃,挥发分迅速释放；高温段则主要是一些高分子有机质的热解过程．此外,研究了粒径对热解特性的影响．研究发现,随着粒径的增加,残渣的最大挥发分释放速率逐渐减小,而最大挥发分释放速率对应的温度逐渐增加．利用Freeman-Carroll法得到煤液化残渣的动力学参数,为煤液化残渣的有效和经济利用提供理论依据．

煤燃烧特性的热重实验研究

以祁连塔煤为研究对象,利用热重分析仪,在不同升温速率下,对祁连塔煤的燃烧特性进行实验研究。分析了升温速率对煤燃烧特性的影响,得到不同升温速率下的燃烧特性参数,如着火温度、着火时间、燃烧最大速率、燃烬度等,并计算了不同升温速率下的反应动力学参数,为进一步研究煤的实际燃烧过程提供基本的实验数据。