長焰煤與糠醛渣共熱解動力學、熱力學及快速熱解產(chǎn)物特性

摘 要：對糠醛渣和低階長焰煤共熱解特性進行系統(tǒng)性研究，通過采用熱重分析儀（TG）、紅外快速熱解反應器考察升溫速率對等比例混合的長焰煤和糠醛渣共熱解產(chǎn)物分布的影響以及二者之間的協(xié)同效應。TG結(jié)果表明在300[～]600 ℃的熱解區(qū)間內(nèi)糠醛渣中纖維素與長焰煤熱解產(chǎn)生的含碳有機組分發(fā)生交互作用。Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）和Flynn-Wall-Ozawa （FWO）法計算的活化能分別在69.80[～]256.04 kJ/mol和71.24[～]253.43 kJ/mol之間；在升溫速率20、30和40 ℃/min時，平均指前因子分別為2.55[×]1011/s（KAS）和4.22[×]1011/s（FWO）?？啡┰烷L焰煤紅外快速共熱解實驗結(jié)果表明：當升溫速率從10 ℃/s提高到30 ℃/s時，焦油產(chǎn)率先從8.67%增加到9.24%，隨后又降低到8.30%，水產(chǎn)率從15.92%降低到14.73%又增到15.26%，氣體產(chǎn)率從25.12%增加到26.66%而半焦從50.29%下降到49.78%。模擬蒸餾結(jié)果也表明焦油成分中輕質(zhì)組分含量約為70%，重質(zhì)組分相對較少，表明紅外快速加熱下糠醛渣與長焰煤的共熱解有助于焦油提質(zhì)，產(chǎn)生正協(xié)同作用。

關鍵詞：生物質(zhì)；長焰煤；共熱解；焦油；糠醛渣；熱解特性；紅外加熱

中圖分類號：TK6" " " " " " " 文獻標志碼：A

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0557

文章編號：0254-0096（2024）08-0621-07

1. 重慶大學煤礦災害動力學與控制全國重點實驗室，重慶 400044；

2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設計研究院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用重點實驗室，北京 100125

0 引 言

糠醛是由農(nóng)業(yè)廢棄物（如玉米芯、玉米秸稈、稻殼、橄欖石等）經(jīng)酸催化和脫水制得的一種有價值的化學品［1］?？啡┰鳛樗岽呋^程的工業(yè)副產(chǎn)物，每生產(chǎn)1 t糠醛會產(chǎn)生近12～13 t糠醛渣，據(jù)估計中國每年約產(chǎn)生780萬t糠醛渣［2］?？啡┰缓w維素和木質(zhì)素，含鹽高且呈酸性，大量堆積會對土地、大氣、水路造成破壞［3-5］。目前對糠醛渣的處理方式以填埋和焚燒為主，產(chǎn)生了嚴重的環(huán)境和健康問題［6］。另一方面，中國煤炭資源儲量巨大，其中低階煤占比超過55%［7］。開發(fā)清潔有效的方法，實現(xiàn)糠醛渣和低階煤資源化利用迫在眉睫。

聯(lián)合處理技術被認為是清潔、高效的處理固體廢棄物的替代技術［8］。低階煤與生物質(zhì)的共熱解過程中的協(xié)同作用有助于加快實現(xiàn)廢棄物資源化利用以及生成高質(zhì)的燃料和化學品［9］。Soncini等［10］在半間歇型落管反應器中研究了黃松與次煙煤和褐煤共熱解特性，結(jié)果表明共熱解和較高的熱解溫度可提高焦油產(chǎn)率，降低半焦、CH4和C2H4的產(chǎn)率，并發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)快速熱解產(chǎn)生的氫可穩(wěn)定煤熱解初期產(chǎn)生的大量自由基結(jié)構，最終以焦油的形式釋放。吳志強等［11］基于有機組分之間的相互作用揭示木質(zhì)纖維素與低階煤共熱解的協(xié)同效果；低階煤不同微觀組分對熱解參數(shù)與產(chǎn)物分布有不同的協(xié)同作用；鏡質(zhì)組對揮發(fā)分產(chǎn)率的協(xié)同作用與其質(zhì)量比密切相關，而惰質(zhì)組抑制共熱解過程中揮發(fā)分的生成，表現(xiàn)為負協(xié)同作用。樊英杰等［12］通過在線質(zhì)譜探究低階煤與木質(zhì)素快速共熱解的協(xié)同效應，木質(zhì)素在快速共熱解過程中促進了焦油的生成；抑制了氣體產(chǎn)物的生成，較高的溫度有利于H2的生成；分形分析表明，木質(zhì)素促使共熱解半焦的表面結(jié)構變得更加復雜。以上研究表明，在共熱解過程中生物質(zhì)能提供氫自由基和提高煤的轉(zhuǎn)化率，低階煤與生物質(zhì)共熱解協(xié)同作用可提高焦油產(chǎn)率，降低半焦和CH4產(chǎn)量，促進二者的清潔轉(zhuǎn)化與利用。然而，目前針對高堿、高硫類糠醛渣原料和儲量巨大的長焰煤共熱解研究鮮有報道，其中間產(chǎn)物的原位交互作用也鮮有涉及，因此很有必要深入探究糠醛渣和低階煤共熱解的協(xié)同作用。

本文以糠醛渣與長焰煤為研究對象開展熱解動力學分析與熱力學分析，在此基礎上，利用紅外快速熱解反應器考察升溫速率對其共熱解行為的影響和產(chǎn)物性質(zhì)。產(chǎn)物特性通過熱重（thermogravimetric）、氣相色譜（gas chromatography）、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatography-mass spectrometry）和模擬蒸餾（simulated distillation）等技術進行分析，揭示共熱解反應的協(xié)同作用，加快糠醛渣和低階煤資源化利用。

1 實 驗

1.1 實驗材料

實驗煤樣為黑龍江依蘭長焰煤，糠醛渣來自遼寧省鐵嶺市某企業(yè)，實驗前所有樣品均研磨篩分至100目以下，然后用烘箱脫水12 h，溫度為105 ℃，密封保存?zhèn)溆?。采用GB/T 30732—2014中所述方法與標準對原料進行工業(yè)分析，取10 mg粉末原料于德國元素分析儀（Unicube）中進行元素分析。結(jié)果如表1所示。

1.2 試驗過程與步驟

熱重分析（TG）使用德國耐馳同步（綜合）熱分析儀（STA449F3）。每次實驗取10 mg樣品，從室溫加熱到900 ℃并保持10 min，實驗結(jié)束后繼續(xù)通入氮氣冷卻，防止半焦被氧化。實驗所用載氣為100 mL/min的高純N2（99.999%），升溫速率為10、20、30 ℃/min。每組試驗進行2～3次，控制誤差在3%以內(nèi)。

共糠醛渣和長焰煤共熱解試驗在紅外快速加熱反應器中進行，實驗裝置與流程如圖1所示，主要由供氣系統(tǒng)、加熱爐、溫度控制系統(tǒng)、產(chǎn)物收集系統(tǒng)組成。各取1.5 g糠醛渣和煤樣混合均勻，實驗前先接通管路通入100 mＬ/min氮氣10 min，然后分別以升溫速率20、30和40 ℃/s將裝置從室溫升到700 ℃共熱解30 min后結(jié)束試驗。U形管浸入乙二醇溶液中用于收集液態(tài)產(chǎn)物。非冷凝氣體分別通過洗氣瓶、干燥瓶、流量計后用氣袋收集用于分析。洗氣瓶包括丙酮和碳酸氫鈉溶液，干燥瓶為變色硅膠。

1.3 動力學、熱力學以及熱解產(chǎn)物分析

采用Flynn-Wall-Ozawa（FWO）和Kissinger-Akah-Sunose （KAS）法計算活化能和指前因子：

[lnβ=ln（AEα/RG（α））-Eα/RT] （1）

[ln（β/T2）=ln（AEα/RG（α））-Eα/RT] （2）

式中：[β]——升溫速率，℃/min；[A]——指前因子，min-1；[Eα]——活化能，kJ/mol；[α]——轉(zhuǎn)化率；R——摩爾氣體常數(shù)，8.341 J/mol·K；G（α）——機理非調(diào)用方程；[T]——溫度，℃。

試驗中產(chǎn)生的熱解氣使用Agilent Micro-3000微型氣相色譜（GC）進行檢測。通過式（3）計算所得混合氣體的高熱值：

[H=i=1nQHi·Xi] （3）

式中：[H]——混合氣體的高熱值，MJ/Nm3；[QHi]——單一氣體的高熱值，MJ/Nm3；[Xi]——各氣體組分的體積分數(shù)。

采用島津GCMS-QP2010 Plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測定熱解焦油組分［22］。焦油脫水并用二氯甲烷稀釋，采用Agligent 7890AGC模擬蒸餾分析其組分餾分。試驗所用氣體為高純H2、N2和O2（99.999%），流量分別為35、25、350 mL/min。每次進樣0.1 μL，然后以9 ℃/min的升溫速率從80 ℃加熱到430 ℃，并在430 ℃停留20 min試驗結(jié)束。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱重分析

圖2為糠醛渣、長焰煤和混合樣的熱重特性曲線?？啡┰c長焰煤共熱解可分為3個階段。第1階段為水分的散失，第2階段是糠醛渣中纖維素的分解，第3階段主要是糠醛渣中的木質(zhì)素以及長焰煤中含碳大分子化合物的分解［13］?？啡┰饕?00～600 ℃之間發(fā)生熱分解，其失重速率（DTG）曲線在250～350 ℃之間顯示一個明顯的峰，對應纖維素和半纖維素的分解。當溫度達到600 ℃時基本熱解完全，最終殘余約26.3%的固體半焦。長焰煤主要在300～600 ℃之間發(fā)生熱解，溫度小于300 ℃時主要是水分蒸發(fā)以及羧基和羰基等碳氧官能團的散失，溫度達到300 ℃以后煤中化學鍵開始斷裂，含碳揮發(fā)分釋放，形成焦油、氣態(tài)產(chǎn)物和半焦［9］。600 ℃以后發(fā)生的部分失重歸因于煤內(nèi)部分子的熱縮聚反應。TG曲線表明糠醛渣和低階長焰煤具有不同的熱解區(qū)間，且發(fā)現(xiàn)在溫度達到350 ℃后長焰煤和糠醛渣的共熱解TG曲線略高于理論值曲線，表明二者之間存在協(xié)同效應。DTG結(jié)果表明，熱解溫度在328.67 ℃時協(xié)同效應最大?？啡┰烷L焰煤熱解特性相似，在300～400 ℃熱解區(qū)間有重疊，因此協(xié)同作用的發(fā)生主要是由于糠醛渣中纖維素揮發(fā)分與長焰煤熱解產(chǎn)生的含碳有機組分的交互作用。

2.2 動力學與熱力學

2.2.1 動力學分析

圖3為KAS和FWO法擬合結(jié)果以及活化能隨轉(zhuǎn)化率的變化趨勢。兩種方法計算的活化能非常接近，KAS法計算的活化能在69.80[～]256.04 kJ/mol之間，F(xiàn)WO法的在71.24[～]253.43 kJ/mol之間，兩者的平均活化能分別為102.66 kJ/mol和104.13 kJ/mol。指前因子A的值與反應過程中活化分子的碰撞概率有關［14］。在升溫速率20、30和40 ℃/min時所計算的平均指前因子分別為2.55[×]1011/s（KAS）和4.22[×]1011/s（FWO），表明糠醛渣和長焰煤的混合物分子結(jié)構復雜，熱解反應程度較高。圖3c顯示了兩種方法計算的活化能隨轉(zhuǎn)化率的變化情況，發(fā)現(xiàn)二者的活化能的變化趨勢相同，在轉(zhuǎn)化率為0.2時有較低的活化能，這主要歸因于糠醛渣中的纖維素和半纖維素分解。隨著轉(zhuǎn)化率的增加，活化能逐漸增加，轉(zhuǎn)化率達到0.4時活化能開始降低，在0.6時降到最低，這主要是由糠醛渣中的木質(zhì)素及長焰煤中的復雜大分子分解所致。隨著混合樣的逐漸分解，活化能逐漸升高，在轉(zhuǎn)化率為0.9時到達最值，表明熱解反應基本完成。

2.2.2 熱力學分析

表2所示為糠醛渣和長焰煤的熱力學參數(shù)，[A]值可反映試驗樣的表面結(jié)構和反應復雜性。KAS和FWO法的[A]值分別為1.5×108[～]2.81×1041/s和6.24×108[～]1.07×1041/s，轉(zhuǎn)化率為0.6時的[A]值小于109/s，其余轉(zhuǎn)化率對應的[A]值均大于109/s，該結(jié)果反映了糠醛渣與長焰煤復雜的共熱解過程［15］，即對應第2階段纖維素與半纖維素的熱分解和第3階段木質(zhì)素與長焰煤有機組分的分解。熱焓[ΔH]值為產(chǎn)物與反應物能量的差異，用于表示熱解反應發(fā)生的難易，通過比較不同方法計算的[ΔH]值，發(fā)現(xiàn)兩值都很接近（差異保持在5 kJ/mol以內(nèi)），這表明共熱解反應利于形成活性中間體，從而促進反應發(fā)生。[ΔH]隨轉(zhuǎn)化率的變化如圖4b所示，兩種方法計算的[ΔH]值均為正值，表明糠醛渣與長焰煤的共熱解為吸熱反應。吉布斯自由能[ΔG]是指反應過程中體系能量的總增量。如圖4c所示，KAS和FWO法計算所得的ΔG值相近，KAS法的[ΔG]值在64.61[～]69.02 kJ/mol之間，F(xiàn)WO法的在66.46[～]68.82 kJ/mol之間，表明共熱解為非自發(fā)反應，且[ΔG]隨轉(zhuǎn)化率的波動較?。? kJ/mol），說明糠醛渣與長焰煤在共熱解過程中能量輸出穩(wěn)定［14］。反應體系的無序程度和熱力學平衡狀態(tài)用熱熵[ΔS]表示。KAS和FWO法的[ΔS]值分別為-64.32[～]566.43 和-52.48[～]558.41 J/K，如圖4d所示，[ΔS]隨轉(zhuǎn)化率有較大波動，表明其無序度和反應活性在熱分解過程中有較大變化，這歸因于糠醛渣與長焰煤復雜的熱分解過程。

2.3 產(chǎn)物分布

2.3.1 三相產(chǎn)物分析

糠醛渣與長焰煤在不同升溫速率下共熱解所得產(chǎn)物分布如圖5所示。隨著升溫速率的增加，焦油產(chǎn)率先增加后降低，水產(chǎn)率先減少后增加，氣體產(chǎn)率增加而半焦產(chǎn)率呈減少趨勢。當紅外加熱速率從10 ℃/s提高到20 ℃/s時，焦油產(chǎn)率從8.67%增加到9.24%，水產(chǎn)率則從15.92%下降到14.72%。隨著升溫速率進一步增加到30 ℃/s，焦油產(chǎn)率又降低到8.3%，水產(chǎn)率增加到15.26%。氣體和半焦產(chǎn)率隨升溫速率從10 ℃/s提高到30 ℃/s分別從25.12%增加到26.66%和從50.29%下降到49.78%。更高的加熱速率有利于熱量傳遞加速熱解［16］，隨著升溫速率的提高，生物質(zhì)和煤中的多環(huán)鍵易發(fā)生斷裂，形成更多的揮發(fā)性物質(zhì)（包括焦油和小分子氣體）［17］。揮發(fā)分的快速釋放縮短了停留時間從而抑制了小分子的縮聚環(huán)化反應，所以有助于焦油和熱解氣產(chǎn)率的提高，導致半焦產(chǎn)率下降。水的形成歸因于糠醛渣中纖維素、半纖維素和煤的熱分解產(chǎn)生的羥基。升溫速率的提高減弱了含氧官能團之間的交聯(lián)反應從而導致水產(chǎn)率的降低。但過高的升溫速率下會釋放大量的揮發(fā)性物質(zhì)，分子運動劇烈，導致C—C鍵側(cè)鏈的斷裂，促進了氣體和水的形成，降低了焦油產(chǎn)率［18］。

2.3.2 氣體組分分析

圖6描繪了在不同升溫速率下氣體成分的相對含量和對應的高熱值變化?？煽闯?，主要的氣體成分為CH4、CO、CO2、H2。隨著加熱速率的提高，CH4、H2和C2～C3產(chǎn)率均呈下降的趨勢，而CO和CO2呈上升趨勢。當升溫速率從10 ℃/s提高到30 ℃/s時，CH4和H2產(chǎn)率分別從53.07%和12.67%下降到51.12%和12.29%；CO和CO2則分別從17.87%和14.86%增加到19.26%和15.85%。CH4主要來源于大分子烴中的—CH3和—CH2基團的裂解［19］，生物質(zhì)和煤中含有大量碳氫化合物，這導致CH4的相對含量較高（gt;50%）。氫氣的形成源于糠醛渣與長焰煤中的有機聚合物裂解產(chǎn)生的H[?]自由基。升溫速率提高所導致的揮發(fā)分快速釋放縮短了其在熱解區(qū)的停留時間，因此減弱了揮發(fā)分大分子的裂解，降低了CH4和H2的產(chǎn)率。CO和CO2主要通過大分子側(cè)鏈上羰基和羧基的斷裂以及C—O鍵的斷裂生成［20］。升溫速率的提高增強了氧原子的反應活性［21］，促進了含氧基團的裂解。圖6b為不同升溫速率下氣體高熱值變化，氣體熱值隨升溫速率的變化呈降低的趨勢，隨著熱解速率從10 ℃/s增大到30 ℃/s，氣體熱值從26.19 MJ/Nm3降低到25.47 MJ/Nm3，該結(jié)果與其CH4和H2相對含量結(jié)果變化一致。

2.4 焦油分析

圖7列出了GC-MS的分析結(jié)果，焦油成分主要為環(huán)狀含氧化合物（酚、酮、醛、酸、酯），其次是小部分的N、P化合物和烴類物質(zhì)。如圖7所示，酚類和酮類化合物占很高的比例，二者之和超過50%。在紅外快速加熱下氧原子具有更高的反應活性［21］，有助于含氧化合物的形成。大多數(shù)酚類化合物來源于糠醛渣中木質(zhì)素與長焰煤共熱解產(chǎn)生的酚自由基，進一步與煤熱解產(chǎn)生的小分子自由基（烷基、羥基等）反應生成酚類化合物。酮、醛、醇和醚類化合物是由小分子氧自由基的加成反應生成的。根據(jù)酮和醛的化學結(jié)構可知，二者之間存在競爭反應，且—C==O與烷基有更高的反應活性，因此糠醛渣和長焰煤的共熱解會促進酮類化合物的生成，同時抑制醛的生成。羧酸來源于纖維素的降解，酯類化合物歸因于酯化反應，酯類物質(zhì)的生成會降低酸類物質(zhì)的相對含量。焦油中的含N化合物主要是吡啶，由含氮自由基與不飽和烷基自由基的縮合反應生成［22］，而長焰煤在共熱解過程由于烷基側(cè)鏈和橋鍵的斷裂產(chǎn)生烷基自由基，因而促進吡啶這類含氮化合物的生成。隨著升溫速率從10 ℃/s提高到30 ℃/s，酚、醛、醚和醇產(chǎn)率分別從33.16%、16.77%、6.05%和4.35%降低到27.19%、13.97%、0.99%和1.17%，而酮、酸、酯和含N化合物分別從20.71%、6.94%、7.48%和6.31%增加到26.18%、12.93%、10.47%和8.79%。這是因為升溫速率的增加會加強傳熱以及小分子揮發(fā)分之間的反應，從而促進醇基自由基和醚基自由基發(fā)生酯化反應生成酯類化合物而降低酚、醇和醚類物質(zhì)的產(chǎn)率。同時提高升溫速率有利于—C==O與烷基自由基結(jié)合生成酮類物質(zhì)從而導致醛類物質(zhì)含量的降低。

對長焰煤與糠醛渣共熱解所得焦油進行模擬蒸餾分析，結(jié)果如圖8所示。根據(jù)焦油各組分的不同沸點可分為：汽油（lt;180 ℃）、柴油（180[～]350 ℃）、煤油（140[～]240 ℃）、重油（gt;350 ℃）。結(jié)果表明，柴油和煤油是焦油主要成分，重油含量較低（約30%），糠醛渣和長焰煤紅外快速共熱解過程中出現(xiàn)較好的協(xié)同效應。長焰煤熱解初期會產(chǎn)生大量小分子碎片，同時增加微孔和介孔體積供生物質(zhì)揮發(fā)分滲透，從而促進H[?]自由基與小分子碎片結(jié)合生成氫化芳香結(jié)構［10］，提高輕質(zhì)焦油組分，有助于產(chǎn)生正的協(xié)同作用。隨著升溫速率的提高，焦油的輕質(zhì)組分有減少趨勢，而重油含量則相反。當升溫速率從10 ℃/s提高到30 ℃/s時，煤油產(chǎn)率從60.36%減少到58.27%，重油含量從24.83%增加到26.01%。熱解焦油中的化合物是通過生物質(zhì)和煤中聚合物的直接裂解或新生揮發(fā)分之間的二次反應形成的，提高升溫速率可能會促進斷鍵和分子內(nèi)環(huán)化，使焦油中形成更多的環(huán)狀化合物［19］，因此導致重質(zhì)組分的增加。焦油中碳數(shù)的分布如圖8b所示，分為：≤C10、C11[～]C14、C15[～]C20、≥C21共4類，分別對應于焦油的4種組分，通過碳數(shù)的檢測可進一步證明焦油中各組分含量和隨升溫速率的變化趨勢。

3 結(jié) 論

本文對糠醛渣和長焰煤開展了熱解動力學、熱力學以及紅外快速熱解特性研究。熱重分析表明，長焰煤和糠醛渣有相似的熱解特性，用KAS和FWO法計算的之前因子[A]分別為2.55[×]1011/s和4.22[×]1011/s，表明共熱解反應程度較高。熱力學參數(shù)計算結(jié)果表明共熱解過程中糠醛渣和長焰煤有穩(wěn)定的能量輸出。利用紅外快速熱解反應器進一步考察升溫速率對產(chǎn)物分布及交互作用影響，發(fā)現(xiàn)升溫速率的提高有助于熱解焦油和氣體產(chǎn)率的增加，同時降低了水產(chǎn)率。但過高的升溫速率會導致焦油產(chǎn)率的下降，并發(fā)現(xiàn)在20 ℃/s時有最高的焦油產(chǎn)率（9.24%）。模擬蒸餾結(jié)果表明共熱解焦油重質(zhì)組分含量較低、輕質(zhì)組分含量極高，表明糠醛渣與低價長焰煤的共熱解過程中糠醛渣中的H[?]自由基與煤中小分子碎片結(jié)合；同時升溫速率的提高會增強傳熱以及小分子揮發(fā)分之間的反應，從而促進醇基自由基和醚基自由基發(fā)生酯化反應促進酯類化合物的形成而降低酚、醇和醚類物質(zhì)的產(chǎn)率，有助于焦油提質(zhì)并產(chǎn)生正協(xié)同效應。

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CO-PYROLYSIS KINETIC， THERMODYNAMIC AND FAST PYROLYSIS PRODUCT CHARACTERASTICS OF LONG FLAME COAL AND

FURFURAL RESIDUE

Zeng Yongfu1，Tian Yishui2，Hu Erfeng1，Qu Rui1，Li Chenhao1，Dai Chongyang1

（1. State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control， Chongqing University， Chongqing 400044， China；

2. Key Laboratory of Agricultural Waste Energy Utilization， Ministry of Agriculture and Rural Planning and Design Institute，

Beijing 100125， China）

Abstract：The co-pyrolysis characteristics of furfural residue and low-rank long-flame coal were systematically investigated. Using thermogravimetric analyzer （TG） and infrared fast pyrolysis reactor， the effect of heating rate on the co-pyrolysis product distribution of furfural residue and long-flame coal and the synergistic effect between them were researched. TG results show that the interaction between cellulose in furfural residue and carbon-containing organic components produced by pyrolysis of long flame coal occurs in the pyrolysis range of 300～600 °C. The activation energies calculated by KAS and FWO are 69.80～256.04 kJ/mol and 71.24～253.43 kJ/mol， respectively. At 20， 30 and 40 °C/min， the average pre-exponential factor is 1.53×1013/min （KAS） and 2.53×1013/min（FWO）. The co-pyrolysis results show that： when the heating rate increases from 10 °C/s to 30 °C/s， the tar yield first increases from 8.67% to 9.24%， then decreases to 8.3%， the water yield decreases from 15.92% to 14.73% and then increases to 15.26%， the gas yield increases from 25.12% to 26.66% and the char yield decreases from 50.29% to 49.78%. Simulated distillation results suggest that the content of light components in tar is approximately 70%， while the proportion of heavy components is relatively small， due to the fact that the co-pyrolysis of furfural residue and long flame coal under rapid infrared heating is advantageous for tar upgrading and generates positive synergy.

Keywords：biomass； long flame coal； co-pyrolysis； tar; furfural residue； pyrolysis characteristics； infrared heating