[目的]研究稻秆的热解及产物生成特性。[方法]采用热重(TG)与傅立叶近红外(FNIR)联用的方法(TG-FNIR)研究稻秆热解过程的影响因素及其产物生成特性。[结果]升温速率和粒径对稻秆的热解特性均具有一定的影响,升温速率越高,热解起始温度和失重温度越大,粒径越小越有利于热解;FNIR分析结果表明,热解初始阶段的气态产物主要是水蒸气和少量的CO及CO2,随着温度的升高,热解的主要气

安徽农业科学，ora o n u A r c.0 0,8 5:57— 5 8 2 5 Junl fA hi gi i2 1 3 ( ) 22 2 2,52 .S

责任编辑

常俊香

责任校对

傅真治

基于 T F R联用分析的农业固体废弃物热解特性研究 G. NI 牛广路，勇，薛杨少鹏 (体物理资化部建育重实室四绵 20固废处与源省共教部点验，川阳60) 10 摘要[目的]研究稻秆的热解及产物生成特性。[方法]用热重( G)采 T与傅立叶近红外 ( NR联用的方法( G F I研究稻秆热解 F I) T—NR)过程的影响因素及其产物生成特性。[结果]温速率和粒径对稻轩的热解特性均具有一定的影响，温速率越高，升升热解起始温度和失重温度越大，粒径越小越有利于热解；N R分析结果表明， FI热解初始阶段的气态产物主要是水蒸气和少量的 C O及 C 随着温度的升 O,高.解的主要气态产物变为 C、 O、 H热 O C:C以及小分子烃类。[结论]研究清楚地了解了稻秆整个热解过程的状态及其产物的生成该 情况。 关键词农业固体废弃物；稻秆；热解特性； G F I T—NR中图分类号 X75 0 文献标识码 A 文章编号 0 l 5 7—6 1 (0 0 0 6 l 2 1 ) 5—0 5 7—0 22 2 S u y o Py oy i a a trsis o rc lur lS f W a tsBa e OlTG t d n r lssCh r c e itc fAg iu t a o d s e sd i i FNI Anay i R l ss

NU a gl ta ( e aoaoyo rame tad R ueo oi s fMii r fE u ainC—os u tdb rvn ea dte I Gu n - e l K yL b rtr fTet n n e s fS l Wat o ns y o d ct ocnt ce y Poic n h u d e t o r

MO T, ay n,i u n6 10 ) S Mi a gSc a 2 0 0 n h

A s at[ bete ' ea a t s d e yo s n rdc r ao hrc rts fi rw[ e o] 1 fec gat s bt c r O j i] h i w so t yt r y s d outf m tnca t ii c sa . M t d 1ei uni

c r cv T m u h p l ia p so i a e sc or e t h 1n l n f o O yoyi poeso c t w a di rd csfr t ncaatr t s r tde yT— N R. R sll h et grt n at l sz np rls rc s f es a n spo u t omai h rcei i es i b G F I 1 eut eh a n aea dp rce i s r i r t o sc we u d T i i e alh d s meifu nc so y oyi h r ceitc frc ta T g rt eh ai grt s,h h rtesat g p r lsstmpeauea d l a o nl e e np rlssc aa trsiso iesr w. hehihe h e tn a ewa tehi e h tri yoy i e J g n rtr n

t eweg tls e eau e r . e s llrte p ril ie wa .h r e e ca o p rlssp o e si wa . er s h fF R n lss h ih o stmp r tr swe e Th ma e h atcesz s te moe b n f ilt yoy i rc s t s T e u s o NI a ay i i h s o d t tteg so sp o ucsmanywee se m n p to h we ha h ae u r d t il r ta a da s o fCO n a d CO2a ta y oy i tg . ti il rlsssa e W ni p r lsspo eso iesr w n t rd csfr to iu to . oy i rc s frc ta a d isp o u t o main stain K e r s A c l r oi se;Riesr w;P rlssc aa trsis y wo d ut a sld wa ts ul c ta y oy i h rce tc;TG— i FNI R teic e s ftmp rtr teman h n ra eo e e au e,h i

g s u r u t c agdt c, 0, H n a o cl hdoabn . C nls n T e t y l r n e t d h a e hl P— ae s o c hn e 0 c 2c 4 ds l m l ue yrcros[ o c i] h u

e l u dr o es t o t o o pd s o a m l e uo s d c ay s o t t e fh w e Y

农业固体废弃物是农业生产的副产品，是丰富的生物也质资源之一。它作为一种重要的可再生性能源资源，成为当今能源工作者关注的重点。作为生物质热化学转化技术的重要组成部分，热解技术的研究和应用也受到广泛关注。 而掌握农业固体废弃物热解机理和特性对相关研究具有基础性作用。目前，业固体废弃物热解研究比较广泛，农涉及的物料种类也较多』但研究方法只是单一的热重分，析，并没有形成系统的研究过程。将热重与傅里叶红外光谱联用，以了解整个热解过程的状态及其产物生成情况，可近年来此联用技术已被应用于生物质热解研究。,其应用。但 范围和深入程度还很有限，且近红外光谱分析范围几乎可覆盖所有的有机化合物和混合物。笔者采用热重 ( G) T与傅立叶近红外 ( N R) F I联用技术对稻秆的热解特性和产物生成特性进行了研究，考察了物料粒径、并升温速率等因素对其热解特性的影响，以期为相关研究提供参考。 1材料与方法 11材料 .

品袋放入干燥器内储存。

12 2试验条件。试验时， ..通入 6/ n的高纯氮气 ( 0m]mi纯度>0 9 99作为保护气， .9 )采用 3种升温速率 ( 1、0和即 02 ( 5 C/ i)热解终温为 80℃。热重分析仪直接与傅立叶 0￣ m n, 0近红外分析仪联用，样品热解过程中释放的产物直接进入近

红外分析仪中在线检测。 2结果与分析

2 1升温速率对稻秆热解特 - .眭的影响升温速率一般对热解有正反两方面影响。升温速率增加，品颗粒达到热解所样需温度的时间变短，有利于热解；同时颗粒内外的温差变但大，产生传热滞后效应，响内部热解。由图 1图 2可知，影、 不同升温速率下稻秆的 T G曲线和 D G曲线形状基本相似， T 但样品开始发生热解反应的温度以及热解的温度范围不同。 随着升温速率的提高，解起始温度也有所提高，热但其提高 幅度不大。图 2为 0 1 m且稻秆在不同升温速率 ( O 2、 . 5m 1、0

5 0℃/ n)

的 D G曲线，果表明，升温速率为 1 mi下 T结当 O￣/ n,1 mi时 3 7℃开始出现急剧反应，失重曲线的斜率较大； 升温速率为 2 C m n时，2 0￣/ i 3 7℃开始出现急剧反应，失重曲线的斜率达到最大；升温速率为 5 C r n时，3 C开始出 0￣/ i a 3 5o 现急剧反应。可见，温速率对热解过程的影响非常明显，升

1 11原料。试验原料来自四川绵阳青义镇。采用 V r .. ai o E U E型元素分析仪对稻秆元素进行分析， LC B结果表明，稻 秆中 C H、 N、、 O、 S含量分别为：2 0%、 . 7、6 3%、 4. 7 4 D% 4.7 0 6%、.2,/ .3 0 2% C N为 6 . 8 C H为 1 .5 7 2,/ 03。

升温速率越高，热解起始温度及失重峰所在温度越高。 2 2粒径对稻秆热解特性的影响。颗粒粒径在热质传递中

1 12主要仪器和设备。美国 T .. A公司生产的 T A.5 o G Q 0

型热重分析仪；i l n r傅里叶近红外分析仪。 Nc e A t i ot as 1 2方法 .

起着重要作用。粒径越大越不利于热质传递，从而使颗粒内 部的升温速率低于试验设定的升温速率。同时，粒径也会大 影响挥发份的析出率。M sho等研究了颗粒粒径对生物质 ac i

12 1原料预处理。原料经过清洗后，…自然晾干，除稻草去

选取稻秆，利用植物粉碎机将其粉碎，把粒径分为混合目(大 于 0 4 m小于 10 m) .0和 0 1 i .5m .0r 0 3 a .5 1 T m后，其装入样将 基金项目四川省教育厅重点科研项目( 0 6 1 1。 20 A 0 )作者简介牛广路 ( 94一 )女， 18,山西壶关人，士研究生，究方向硕研大气污染控制。 c 1 2收稿日期 2 09.0-7

热解特性的影响，为粒径小于 1mY物质颗粒的热解过认 l生 l 程主要受内在动力速率控制，时可以忽略颗粒内部热质传此递的影响，当粒径增大和反应温度增加时，而热解过程同时受传热传质和化学动力学反应控制 E。由图 3图 4可知 . s J、 3 种粒径出现最大失重率的温度差别不大，粒径为 O 3 1 但 . I T m