基于可视化大尺寸快速升温热重分析装置的混合固废热解和燃烧特性的实验研究

城市固体废弃物(municipal solid waste,MSW)的燃烧依次经历干燥和热解、挥发分燃烧、焦炭燃烧三个阶段,描述样品热解、燃烧动力学特性的主要参数包括样品质量、温度、尺寸和点火特性等。实际固废焚烧处理过程的主要特征包括升温速率高(400 K/min以上)、样品尺寸大、组分复杂和样品体积收缩等。然而,常规用于测量固废热解、燃烧的实验设备如TGA、macro TGA和沉降炉等存在升温速率或样品尺寸受限、难以同时获取样品的质量和温度及图像信息等缺陷。为此,搭建了可视化大尺寸快速升温热重分析装置,测量了打印纸、PET塑料、松木和厨余垃圾及其混合样品在慢速升温(10 K/min,15 K/min,25 K/min)和快速升温(约500 K/min)工况下热解和燃烧的质量、温度和图像信息。结果表明:升温速率对混合样品的热解和燃烧动力学特性影响较大。慢速升温模式下,混合样品燃烧DTG曲线呈现多峰特征,且这些峰的出现时间与其四种组分的燃烧DTG曲线峰值具有对应关系;快速升温模式下,混合样品各组分的热解区间趋于重叠,燃烧DTG曲线的峰减少为一个。温度和图像信息表明,15 K/min慢速升温模式下,混合样品内部和表面的点火时间基本一致,点火时样品中心温度为191℃,燃烧发生在样品表面。快速升温模式下,升温开始后样品表面可以立即观察到挥发分的燃烧火焰,随后燃烧逐步向样品内部扩展。随着燃烧的进行,样品尺寸持续收缩,直至燃尽。

用热失重仪研究煤快速热解

通过对原热失重仪气路进行改造 ,利用等温热重实验法研究快速加热条件下煤的热解 ,研究结果对认识气化炉内煤气化反应过程及设计、运行气化炉有重要意义 .研究表明 :煤从室温进到高温炉后 ,首先发生一个极快速裂解脱挥发分过程 ,它在 8s内可脱除绝大部分挥发物 ,然后是慢速脱挥发分过程 ;热失重仪炉温越高 ,煤挥发分析出量越大 ,有些煤快速热解可析出比其工业分析更多量的挥发分 ;煤越年轻 ,煤粒越细小 ,煤量越少 ,其挥发分析出量越大 ;煤粒快速热解焦渣电镜照片显示 ,焦渣颗粒黏结在一起 ,大颗粒表面有很深裂纹生成 ;煤挥发分的脱除速度是慢速热解 (升温速率 <40℃ /min)与快速热解的最大差异 .

升温速率对卷烟烟丝快速热解的影响

为考察升温速率对卷烟烟丝快速热解行为的影响,采用热重-质谱联用技术对卷烟烟丝在不同升温速率(200 K·min^(-1)~800 K·min^(-1))下的热解特性进行研究,并建立了不同升温速率下卷烟烟丝的快速热解动力学模型。结果表明:(1)随着升温速率的升高,烟丝各主要成分热分解温度区间的叠加程度、热解速率以及释放特性指数均呈递增趋势,且有不同程度的热滞后现象。(2)引入升温速率校正因子的动力学模型能够克服热滞后所引起的动力学参数偏差,可以更好地预测不同升温速率下卷烟烟丝的快速热解行为。(3)高升温速率下,热解烟气产物中质荷比(m/z)为56(丙烯醛)、79(吡啶)、84(烟碱)、94(苯酚)和117(吲哚)的化合物释放量减小。在高升温速率下卷烟烟丝的快速热解特性与卷烟燃烧的真实状态更为接近,建立的卷烟燃烧数学模型更加准确。