生物質(zhì)成型燃料熱解特性是其熱化學(xué)轉(zhuǎn)換利用的理論基礎(chǔ)。該文以楊木屑、松木屑、松針葉、楊木鋸末與花生殼混合物4種原料經(jīng)模壓成型后分別在不同升溫速率和不同終溫條件下熱解制得的半焦為研究對(duì)象,對(duì)其成分及表面形貌變化情況進(jìn)行試驗(yàn)研究及分析。研究結(jié)果表明隨著升溫速率的提高,半焦的固定碳含量逐漸降低,灰分含量逐漸增加;生物質(zhì)原料的種類對(duì)熱解半焦固定碳含量也有較大影響,試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)幾種原料中楊木屑成型燃料熱解半焦的固定碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為70.94%。通過(guò)SEM圖像分析可以看出,隨著熱解反應(yīng)的進(jìn)行,半焦表面結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜,孔隙開始變化主要發(fā)生在573～673K,半焦表面形成較多孔隙結(jié)構(gòu),比表面積快速增大;不同種類生物質(zhì)成型燃料的熱解半焦表面形貌有較大差異,楊木鋸末+花生殼混合物以及松木屑在熱解時(shí)都出現(xiàn)排列更為規(guī)則的孔隙結(jié)構(gòu);松針葉成型燃料在熱解過(guò)程中一直存在更為緊密的特殊半焦表面形貌,微孔容積相對(duì)較小。 

【文章來(lái)源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2019,35(21)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖

Cetin等[17]發(fā)現(xiàn)較高的升溫速率會(huì)導(dǎo)致生物質(zhì)炭顆粒出現(xiàn)熔融狀，且內(nèi)部主要由大孔組成。本文使生物質(zhì)成型燃料在不同升溫速率下（5、10和15 K/min）熱解（終溫973 K）生成半焦產(chǎn)率如圖2所示，提高升溫速率，半焦產(chǎn)率明顯下降。熱解過(guò)程中，隨著熱解溫度的升高，一次裂解反應(yīng)生成了炭、焦油和不可冷凝氣體，在多孔顆粒內(nèi)部，揮發(fā)分進(jìn)一步分解生成不可冷凝氣體和二次熱解油。當(dāng)熱解升溫速率較低時(shí)，生物質(zhì)在相對(duì)低溫區(qū)的停留時(shí)間增加，相應(yīng)會(huì)延長(zhǎng)揮發(fā)分在焦炭?jī)?nèi)的停留時(shí)間，同時(shí)促進(jìn)木質(zhì)素和纖維素的炭化反應(yīng)，此時(shí)焦炭的生成反應(yīng)主要為一次裂解反應(yīng)，失質(zhì)量率減小，因此較低升溫速率有利于半焦的形成。2.1.2 生物質(zhì)種類對(duì)成型燃料熱解半焦產(chǎn)率影響

圖3為不同生物質(zhì)成型燃料在相同熱解條件下（終溫973 K）半焦產(chǎn)率對(duì)比。由圖3可以看出原料種類對(duì)半焦產(chǎn)率影響較大。3種升溫速率下，楊木屑和松木屑成型燃料熱解半焦產(chǎn)率均低于松針葉及楊木鋸末+花生殼混合物，其中楊木屑熱解半焦產(chǎn)率最低，松針葉熱解半焦產(chǎn)率最高。由表1原料物化分析結(jié)果可知楊木屑和松木屑成型燃料的揮發(fā)分含量相對(duì)較高，而固定碳含量相對(duì)較低，從而導(dǎo)致熱解半焦產(chǎn)率的差異性。前期成型研究表明，有目的地配比不同生物質(zhì)原料有助于原料的成型過(guò)程，例如在水稻秸稈中添加粒徑較小的木屑可起黏結(jié)劑作用[13]。本文研究也發(fā)現(xiàn)采用混合物料方法也可以有效改善成型燃料的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化特性，具體影響規(guī)律還待深入研究。

【參考文獻(xiàn)】：
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