玉米秸稈混污泥成型燃料燃燒特性研究

張鵬

摘要：通過加壓成型實驗確定出了三組成型效果較好的加壓成型參數(shù)，為100 MPa、玉米秸稈含水率10%、粒度80目、秸稈污泥配比7∶1、8∶1、9∶1三組，后通過下落強度實驗，第二組樣品強度好于另兩組，繼續(xù)進行熱重分析，從熱重曲線上可以看出第二組燃燒穩(wěn)定，繼續(xù)進行燃燒熱測定，得到燃燒熱大于16.7 MJ/kg，這個數(shù)值大于褐煤的燃燒熱，實驗結(jié)果表明：100 MP含水率10%、粒度80目、混合配比8∶1為玉米秸稈混污泥成型燃料最佳成型參數(shù)。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；成型燃料；燃燒特性

中圖分類號：S216.2

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）20009302

1樣品的燃燒熱的測定

1.1 實驗步驟

（1）熱量的測定分析。在熱量測定的過程中，需要按照國家規(guī)定的標準進行檢測方法的設(shè)計，通過對本實驗使用熱量的測定及檢驗分析，將三次作為基本的評定結(jié)果，需要注意的是，其測量結(jié)果的極差不能大于40 J/℃，通過本次實驗的研究，使用的熱量50計，滿足國家的要求標準。

（2）苯甲酸純化及干燥技術(shù)。在純苯甲酸的結(jié)晶中需要進行一次提純，然后將其放置在105℃的烘箱中通常存放3 h，將其放置在干燥的溫室內(nèi)，備用。

（3）儀器預(yù)熱。在儀器預(yù)熱的過程中，需要將全部的附件進行清洗，然后向量熱計內(nèi)筒中填水，保證溫度計得到有效預(yù)熱。

（4）稱量樣品。稱取相同質(zhì)量的三組樣品各兩份。

（5）壓片處理。在燃燒絲中部的細棒上繞5圈，然后制成直徑為3 mm的螺旋彈簧狀，對其稱重中的燃燒數(shù)據(jù)進行記錄，然后將螺旋部分進行樣品的粉末中壓片處理，在這種壓片方法燃燒中，需要進行深度的預(yù)埋處理，滿足壓片處理的科學性及系統(tǒng)性。

（6）氧彈充氧。在該種測定方法使用的過程中，需要將氧彈放入金屬坩堝之中，并固定燃燒絲，相關(guān)檢測人員需要利用萬用電壓表進行燃燒絲的正常連接。在氧彈旋緊的過程中，為了有效提高點火的成功率，需要在點火的過程中實現(xiàn)N2與O2反應(yīng)，避免放熱中出現(xiàn)誤差。同時，在預(yù)熱處理中需要充入0.5 MPa的氧氣，通過放氣閥放氣除去氧彈中的N2，通過多次反復，使氮氣達到2.5 MPa。

（7）調(diào)節(jié)內(nèi)桶溫度。將完成充氧的氧彈連接電源線并放入量熱計，量取3000 mL水倒入內(nèi)桶中，調(diào)節(jié)水溫低于外桶1.0 ℃。

（8）燃燒熱測定。在燃燒熱測定的過程中，需要及時打開電源的總開關(guān)以及攪拌開關(guān)，通常情況下，在處理中需要每隔30 s讀取溫度，在連續(xù)5次之后將溫度變化降低，使其變化小于±0.002 ℃。在按下點火按鈕之后，需要每隔15 s進行記錄溫度。

1.2實驗結(jié)果

落下強度越大，成型燃料穩(wěn)定性越強，有利于運輸。從表1中很直觀看出第二組的落下強度最大，所以成型條件100 Mpa下、80目、含水率10%、8∶1的樣品最好。

2樣品的燃燒機理

由樣品的TG-DTG曲線（圖1）可以看出樣品熱解分為三個階段，第一階段在60～110 ℃左右，失重率約為9%，其主要原因是由于樣品水分蒸發(fā)引起的，與此同時DTG曲線也伴隨著微弱的吸熱峰，說明樣品中的水分蒸發(fā)需要吸收熱量，這一階段是干燥階段。第二個階段是在110～350 ℃左右，主要集中在180～350 ℃，這個階段質(zhì)量損失較為明顯，失重率約為35%～43%，這個階段主要是揮發(fā)分的析出，并且樣品開始燃燒，產(chǎn)生大量的氣體，是揮發(fā)分析出和燃燒階段。第三個階段是從330 ℃開始，在500～600 ℃左右結(jié)束這個階段是固定碳燃燒階段，由于固定碳開始燃燒并且隨著溫度的升高逐漸燃燒完全，所以質(zhì)量

損失較大，失重率約為35%左右。溫度升高，而質(zhì)量基本保持恒定，不再出現(xiàn)熱失重，即為燃盡階段。

在問題研究中可以發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)經(jīng)過系列固化，由于體積的減少、密度的增大，會提高運輸能力，在此基礎(chǔ)上也可以改善生物質(zhì)的燃燒性能，充分保證燃燒效率的提升，其平均的燃燒溫度會提高20%，在這種背景下會擴大應(yīng)用范圍。

3結(jié)語

由此可見玉米秸稈混污泥成型燃料高效轉(zhuǎn)化不僅可以解決我國農(nóng)村玉米秸稈等生物質(zhì)燃料的污染和資源浪費問題，而且可以消化大部分城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥，減輕污泥填埋場的壓力。同時，在玉米秸稈混污泥成型燃料技術(shù)使用的過程中，需要認識到其存在的規(guī)模化問題，擴大農(nóng)村能源的利用途徑，并在根本上避免資源浪費問題的發(fā)生，同時也需要在燃燒處理中做到就地取材，利用當?shù)氐奈镔|(zhì)資源，滿足農(nóng)村生產(chǎn)以及生活質(zhì)量的基本需求，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的有效保護，為生物能源系統(tǒng)的優(yōu)化建立可持續(xù)的發(fā)展途徑，實現(xiàn)我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)定提升。

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