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，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，繼續進行熱重分析，從熱重曲線上可以看出第二組燃燒穩定，繼續進行燃燒熱測定，得到燃燒熱大于16.7 MJ/kg，這個數值大于褐煤的燃燒熱，實驗結果表明：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。

關鍵詞：生物質；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，需要按照國家規定的標準進行檢測方法的設計，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果，需要注意的是，其測量結果的極差不能大于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。在純苯甲酸的結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，備用。

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

（4）稱量樣品。稱取相同質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據進行記錄，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，需要進行深度的預埋處理，滿足壓片處理的科學性及系統性。

（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N2與O2反應，避免放熱中出現誤差。同時，在預熱處理中需要充入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）調節內桶溫度。將完成充氧的氧彈連接電源線并放入量熱計，量取3000 mL水倒入內桶中，調節水溫低于外桶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以及攪拌開關，通常情況下，在處理中需要每隔30 s讀取溫度，在連續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實驗結果

落下強度越大，成型燃料穩定性越強，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 ℃，這個階段質量損失較為明顯，失重率約為35%～43%，這個階段主要是揮發分的析出，并且樣品開始燃燒，產生大量的氣體，是揮發分析出和燃燒階段。第三個階段是從330 ℃開始，在500～600 ℃左右結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，所以質量

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

在問題研究中可以發現，生物質經過系列固化，由于體積的減少、密度的增大，會提高運輸能力，在此基礎上也可以改善生物質的燃燒性能，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用范圍。

3結語

由此可見玉米秸稈混污泥成型燃料高效轉化不僅可以解決我國農村玉米秸稈等生物質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使用的過程中，需要認識到其存在的規模化問題，擴大農村能源的利用途徑，并在根本上避免資源浪費問題的發生，同時也需要在燃燒處理中做到就地取材，利用當地的物質資源，滿足農村生產以及生活質量的基本需求，實現對農業生態環境的有效保護，為生物能源系統的優化建立可持續的發展途徑，實現我國社會經濟的穩定提升。

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