第34卷第10期 2013年10月
文章编号：0254-0096(2013)10-1847-06
太阳能学报 ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA
Vol. 34, No. 10 Oet.，2013
生物质与无烟煤混合燃烧行为的热重分析张建良，李净，胡正文，殷上轶？，左海滨，苏步新
（1．北京科技大学冶金与生态工程学院钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京100083；2，东南大学能源与环境学院，南京210096）摘要：将废弃木质生物质与无烟煤粉按9种比例混合，利用非等温热重分析法及改进的综合燃烧特性指数（S,）计算式，对各试样的燃烧过程及动力学进行研究。结果表明，生物质与煤混燃过程包括析水、生物质挥发分燃烧生物质固定碳燃烧和无烟煤固定碳燃烧4个阶段，生物质配比不同时混合样燃烧的最大速率控制阶段不同：随着生物质的增加，挥发分初析温度和燃尽温度逐渐降低，着火温度基本不变，S，不断增大；生物质增加有利于混合样
中生物质固定碳和无烟煤固定碳的燃烧，而不利于其中生物质挥发分的析出和燃烧。关键词：生物质；无烟煤；混燃；热重分析
中图分类号：TF526 0引言
文献标识码：A
（松木），利用锯对其进行加工，收集加工过程中的锯末，并将其筛分得到小于150μm的试验用
生物质是唯一的可再生碳源，具有碳中性、低硫含量等特点，其有效利用对于降低化石能源消耗，减少环境污染具有重要意义[1,2]。其中，生物质与煤混燃是一种重要的利用方式，若将其应用于燃煤发电及钢铁厂的高炉喷煤等工艺，或可起到节能降耗的作用[3-3]。研究人员对生物质与煤粉的混燃进行了一些研究，认为生物质与煤混燃时可促进燃烧、降低污染。然而，这些研究大多集中于各种生物质与烟煤、褐煤等低级别煤的混燃[6,7]，仍不够充分和深入，对于生物质与无烟煤粉的混燃则研究甚少。
本文将生物质与煤粉混燃过程分成4段分析，并采用更合理的方法计算综合燃烧特性指数。该研究有助于确定生物质与煤混燃的合理配比，对生物质及煤炭资源的有效燃烧利用具有一定参考意义。
1实验 1.1样品及准备
试验选用生物质（B）和无烟煤（C）两种试样。生物质为取自北京郊区某木材厂的废木料
收精日期：2012-01-11
基金项目：国家自然科学基金（51104014）
生物质试样：试验中的煤样选用某生产高炉喷吹用的无烟煤粉，其粒度控制在76μm以下。根据各混合样的配比方案（混合样中生物质的质量分数由10%逐渐增至90%）进行称量并充分混匀，各试样的成分分析如表1所示，其中“Be”~“B”分别表示生物质粉与无烟煤粉的9种混合样，其下标表示混合样中配加生物质的质量百分数。各混合样的成分为两种单独试样成分的加
权平均计算值。 1.2设备及方法
试验在北京光学仪器厂生产的WCT-2C型热分析仪中进行，采用非等温热重法研究各试样的燃烧性，可得到试样燃烧的TG（失重）、DTG（失重速率）随温度的变化曲线。每次试验精确称量约10.0mg 试样，并在底部将其均匀铺成一薄层，以忽略温度梯度及氧浓度梯度对试样燃烧过程的影响。设定空气流量为60mL/min，升温速率为15℃/min，将各试样由室温加热至900℃，保证燃烧完全（试样质量不再发生明显变化）。对各试样进行重复性试验，试验结果的重现性较好。
通讯作者：胡正文（1986一），男，博士研究生，主要从事生物质能在炼铁中的应用方面的研究。huzhengwen1986@163.com