第32卷第9期
2011年9月
文章编号：0254-0096(2011)09-1339-05
太阳能学报 ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA
生物质与烟煤共热解特性研究
Vol.32.No.9 Sep.,2011
孙云娟12，蒋剑春"，徐俊明12，李琳娜，戴伟娣12，应浩1,2（1．中国林业科学研究院林产化学工业研究所；国家林业局林产化学工程重点开放性实验室，南京210042；
2.中国林业科学研究院林业新技术研究所，北京100091)
摘要：选取稽壳和松木屑等生物质，按不同比例与两种煤化程度不同的烟煤进行混合，采用热重分析的方法，研究不同生物质与烟煤单独热解和共热解的特性，研究了在自制复合型镍基催化剂条件下烟煤和松木屑的共热解符性及催化剂对焦油成分的影响。研究表明：在该实验条件下，烟煤与生物质的热解不存在重叠，烟煤的最大热解量仅为生物质的1/3~1/2：生物质的添加在共热解过程中对烟煤的热解起到一定的促进作用，在原料比例为50:50 时，共热解的两个失重峰逐渐变为一个；在自制镍基催化剂条件下，共热解碳转化率提高3%~17%，焦油得到充分裂解，极大提高了原料利用率。
关键调：生物质；煤；共热解；镍基催化剂；协同反应
中图分类号：TK6 0引言
文献标识码：A
1实验
目前人们对生物质与煤共热解过程的认识主要存在3种不同观点。文献[1~6]在对生物质与煤共热解过程的研究中没有发现明显的协同反应，他们认为，煤开始热解时，生物质已基本完全热解，两者之间难以产生协同反应；文献[7~10]得出生物质与煤在共热解过程中存在协同反应的结论，协同反应的影响主要体现在煤的脱、脱氮及焦油含量减少等方面。此外，文献[11]将13种农业和林业废弃物与3种不同煤化程度的煤混合共热解，通过实验发现，在生物质掺混比例较小时，生物质对煤的热解起到一定促进作用，共热解存在协同反应，随着生物质掺混比例的增大，生物质逐渐不利于初始煤挥发份的析出，共热解不存在协同反应。
本文在现有实验室条件下，以稽壳代表农业剩余物，木屑代表林业剩余物与山西的两种烟煤分别共混进行热解，研究生物质与不同煤化程度的烟煤进行共热解的特性，特符别研究了生物质与煤共热解时添加催化剂对共热解过程的影响，验证在本实验条件下两者共热解是否有协同反应发生，并对生物质与烟煤共热解的反应机理进行初步探讨。
1.1原料与装置
实验所用煤粉、稽壳和松木屑均需粉碎过120 目（<0.125mm）标准筛，空气干燥基条件下进行工业分析。将原料在105℃下干燥至恒重，采用德国 IKA公司的C200分析其热值，结果见表1。实验过程中，采用改造过的日本ASR-711热分析天平对不同种类生物质与不同煤化程度的烟煤的共热解过程进行研究，最高温度1000℃，实验样品质量能达到约1g，升温速率在1~30℃/min，在反应过程中通人氮气，流量为50mL/min。热重分析天平的温度最大测量误差<2℃，质量精度达到0.1mg。实验装置图如图1。
表1
共热解原料工业分析和热值
Table1 名称烟煤1 烟煤2 稻壳松木屑
Proximate analysis and heating value of raw materials
工业分析/w%
Ma 2.19 2.36 9.05 4.03
A 36.91 19.00 15.05 1.28
Va 25.67 28.70 61.76 80.08
FC 35.23 49.94 14.14 14.61
热值/ MJ·kg" 19.97 26.66 16.28 18.81
收稿日期：2009-10-19
基金项目：公益性行业专项经费（200904008）；国际科技合作项目（2009DFA60880）；国家"十一五"科技支撑计划（2006BAD07A03）通讯作者：剑春（1955一），男，博士、研究员，主要从事生物质能源及活性方面的研究。bio-energy@163.com