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1、2014年11月農(nóng)業(yè)機械學報第45卷增刊doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．S0．032*農(nóng)作物秸稈混配燃燒特性與動力學分析1，21，222張林海薛黨琴李剛侯書林(1．南陽理工學院機械與汽車工程學院，南陽473004;2．中國農(nóng)業(yè)大學工學院，北京100083)摘要:選用北京市大興區(qū)玉米秸為主原料，混配小麥秸、花生殼，利用熱重儀研究混配物料的燃燒特性，并采用Coats-Ｒefern法研究其燃燒動力學特性，為農(nóng)作物秸稈固體成型與燃燒提供實踐與理論數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，3試樣燃燒都有2個明顯的峰值，燃燒過程可分為水分
2、蒸發(fā)干燥、揮發(fā)分析出及燃燒、固定碳燃燒和燃盡4個基本階段，在整個燃燒階段有較大的重疊區(qū)域。添加花生殼的混配物料，其燃燒特性及動力學參數(shù)受花生殼的影響較大，而添加小麥秸影響較小。關(guān)鍵詞:秸稈混配燃燒特性熱重法動力學中圖分類號:S216.2文獻標識碼:A文章編號:1000-1298(2014)S0-0202-05型的物料混配及混配物料的燃燒提供參考。引言1實驗我國為農(nóng)業(yè)大國，有豐富的農(nóng)作物秸稈資［1－2］源，農(nóng)作物秸稈是生物質(zhì)固體成型主要的原料1.1實驗樣品來源。不同秸稈物料的理化特性存在差異，為改變采用北京市大興區(qū)小麥秸、花生殼、玉米秸3
3、種主原料固體成型及成型燃料的燃燒性能，常需混配農(nóng)作物秸稈作為實驗物料，經(jīng)干燥后細粉為80目［3］其他物料?；炫湮锪系娜紵匦允歉魑锪先紵?0～0.18mm)，工業(yè)分析和元素分析(質(zhì)量分數(shù))見特性的線性或非線性的組合，混配物料的種類及比表1。其中元素分析采用perkinelmer元素分析儀例選擇，會影響其燃燒特性。(型號2400SeriesIICHNS/OSystem)進行測定，工采用熱重-微分熱重-差示掃描量熱儀業(yè)分析按GB/T28731—2012《固體生物質(zhì)燃料工業(yè)(Thermogravimetric-differentialther
4、mogravimetric，TG-分析方法》測定，高位發(fā)熱量按NY/T12—1985《生［4－6］DTG)方法研究燃燒反應，在煤炭、生物質(zhì)以及物質(zhì)燃料發(fā)熱量測試方法》測定。可以看出，秸稈煤炭與生物質(zhì)混合燃燒研究中應用較多。本文選用中花生殼的灰分較小，玉米秸的固定碳含量最低，花北京市大興區(qū)玉米秸為主原料，混配小麥秸、花生殼生殼中固定碳含量最高，揮發(fā)分的含量3試樣沒有形成混配物料，通過熱重分析實驗對農(nóng)作物秸稈混顯著差異。配物料的燃燒特性及動力學進行研究，選擇合適的1.2熱重分析燃燒反應的動力學參數(shù)，探究農(nóng)作物秸稈物料混配以玉米秸為主原料，按
5、照輔料占總質(zhì)量的對改善主原料燃燒特性的影響，以期為秸稈固體成10%、20%、40%、100%的比例分別添加花生殼與小表1物料工業(yè)分析和元素分析Tab．1Proximateanalysis，ultimateanalsisandcalorificofsamples工業(yè)分析/%元素分析/%QHHV/物料－1水分灰分揮發(fā)分固定碳CHONS(MJ·kg)玉米秸8.6710.0269.8811.4941.605.7434.111.090.1617.38小麥秸6.2113.0663.6417.2742.166.3140.180.810.4416.42
6、花生殼7.026.0661.0426.4045.316.8835.681.070.2218.94收稿日期:2014-07-30修回日期:2014-08-23*國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)資助項目(2012AA10A503-4)作者簡介:張林海，講師，中國農(nóng)業(yè)大學博士生，主要從事生物質(zhì)能源技術(shù)與裝備研究，E-mail:zhlinhai2005@163．com通訊作者:侯書林，教授，博士生導師，主要從事機械設計及制造工藝研究，E-mail:hsl010@126．com增刊張林海等:農(nóng)作物秸稈混配燃燒特性與動力學分析203麥秸，秸稈的
7、燃燒特性采用島津公司的DTA-60A型熱重分析儀進行分析，采用同步熱分析技術(shù)可同時分析燃燒過程中秸稈的失重特性與放熱行為。每次實驗選取約5mg生物質(zhì)干燥樣品，粒徑為0.18mm以下。升溫程序為:以20℃/min的升溫速率從室溫升到900℃，工作氣氛是空氣，氣體流量100mL/min。2結(jié)果與討論燃料的燃燒特性，常從著火特性、燃燒穩(wěn)定性與［7－9］燃盡特性等3方面評價。著火特性反映燃料著火的難易程度，用著火指數(shù)表征，其數(shù)值越小表明著火特性越好。圖1純秸稈TG-DTG燃燒曲線VdDtgmaxZi=(1)Fig．1TG-DTGcurvesof
8、purestalkTi式中Zi———著火指數(shù)Vd———揮發(fā)分比例析出及燃燒、固定碳燃燒和燃盡4個基本階段。水Dtgmax———燃燒最大失重速率分蒸發(fā)干燥階段，此時溫度從室溫到230℃，TG曲Ti———著火溫
