水稻秸稈的熱解特性研究

LOW CARBON WORLD 2016/7綜合論述J水稻秸稈的熱解特性研究閆富杰(中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院,江蘇徐州2111)[摘要]生物質(zhì)的熱解特性是研究其氣化規律的重要基礎,為了探討不同氣體對生物質(zhì)秸稈熱解特性的影響,以水稻秸稈為實(shí)驗對象,利用熱重分析儀,在不同氣氛下,對樣品進(jìn)行熱解與測定,最終獲得不同氣氛下水稻秸稈的TG曲線(xiàn)和DTG曲線(xiàn),并對各曲線(xiàn)進(jìn)行比較與分析。結果表明:水稻秸稈熱解過(guò)程呈現相似的變化規律,主要有兩個(gè)階段,但由于氣氛條件不同,樣品呈現出失重程度和失重速率上的差異。[關(guān)鍵詞]生物質(zhì);水稻秸稈:熱重分析[中圖分類(lèi)號]TK6[文獻標識碼]A[文章編號12095- -2066( 2016)21- 0275-02我國生物質(zhì)資源十分豐富，開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能不僅能解決能源危機，為可持續發(fā)展提供充足的能源與動(dòng)力,還可保護生態(tài)環(huán)境,解決環(huán)境污染問(wèn)題"。生物質(zhì)秸稈在氮氣氣氛下的熱解特性以及 在空氣下的燃燒特性已有廣泛深入的研究B-1,但關(guān)于在二氧化氮、氨氣氣氛下的熱解特性的相關(guān)研究鮮見(jiàn)報道。本實(shí)驗通過(guò)水稻秸稈在4種不同氣氛下的熱解并對熱解過(guò)程進(jìn)行分析，旨在為生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)與利用、優(yōu)化熱解反應條件和反應器設計提供理圖2水稻秸稈的DTG曲線(xiàn)1材料與方法似。從TG曲線(xiàn)來(lái)看,在A(yíng)ir氣氛下的樣品失重最高,CO2氣氛1.1樣品采集與制備下的樣品失重次之，而在Nz和He氣氛下的失重基本相同且水稻秸稈來(lái)自徐州地區,將樣品晾干,粉碎并研磨至粒徑最少。結合熱解的 DTG曲線(xiàn)來(lái)看,在0~200C范圍內,在He氣0.2mm,混合均勻,以備熱重實(shí)驗使用。氛下水分的脫離是最快的,Air和N2的次之,CO2的最慢,分析1.2 儀器與方法認為主要是由于He的傳熱系數很高，而Air和N2的較低，測試儀器采用法國塞塔拉姆儀器公司LABSYSEvo-1A型CO2 的最低導致的;在200- 400C范圍內,Air最先出現峰值且熱重分析儀，工作溫度為室溫~1600C,程序控制井溫速率為峰值點(diǎn)高于其他三種氣氛下的峰值點(diǎn)， 而N2、CO2和He幾乎0.1-100C/min。同時(shí)出現峰值,但He峰值點(diǎn)最高,CO2次之,N2最低，分析認將樣品在升溫速率為20C/min的條件下進(jìn)行熱解特性實(shí)為在這一階段， 在A(yíng)ir氣氛下的樣品是揮發(fā)分大量去除和少驗,分別通入Air、N2.CO.He,流量為50mLmin,溫度從室溫量固定碳燃燒同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程 ,所以最先出現峰值,并且峰值升至800C,每個(gè)樣品質(zhì)量為14+1mgo點(diǎn)最高,在He氣氛下的樣品,由于He的傳熱系數遠高于N22結果與分析和CO2,故峰值點(diǎn)排在第二位,在CO2氣氛下的樣品是揮發(fā)分大量去除和微量固定碳與C02進(jìn)行反應化學(xué)反應同時(shí)進(jìn)行的2.1水稻秸桿的熱解過(guò)程分析測定結果表明,在N2、CO2、He 三種不同的氣氛下,水稻秸過(guò)程,所以峰值點(diǎn)大于N,排在第三位,而N2只是揮發(fā)分大量稈樣品的TG曲線(xiàn)表現形狀基本類(lèi)似，熱解反應的起始溫度、去除的過(guò)程且傳熱系數較低,故峰值點(diǎn)最小。在400-800C范終止溫度、失重速率、失重峰值點(diǎn)等略有差異,這和文獻描述圍內,在A(yíng)ir氣氛條件下,在400~550C范圍內出現第三個(gè)峰基本一致間。由TG曲線(xiàn)可以看出,水稻秸稈的熱解過(guò)程可以值,主要是是木質(zhì)素的熱解以及固定碳的大量燃燒引起的;在分為3個(gè)明顯的階段，分別為小于200C的預熱解階段;200~550-800C范圍內,樣品熱解基本完畢,是剩余少量木質(zhì)素的400°C的快速熱解階段和大于400C的慢速熱解階段。對應的緩慢熱解,故其失重速率最低,而在CO2氣氛條件下,由于少DTG曲線(xiàn)分別在0~200C和200-400C區間出現兩個(gè)明顯的量固定碳與CO2進(jìn)行緩慢的化學(xué)反應,所以其失重速率最高。失重峰。在A(yíng)ir氣氛下,水稻秸稈的TG曲線(xiàn)表現為小于200C3結果本實(shí)驗水稻秸稈熱解過(guò)程分為三 個(gè)階段:預熱解階段、快的預熱解階段;200~550C的快速熱解階段和大于550C的緩慢熱解階段，對應的DITG曲線(xiàn)分別在0-200 200 400C和逮熱解階段和慢速熱解階段。 在A(yíng)ir氣氛下，由于氧氣的存400-550C區間出現三個(gè)明顯的失重峰有三個(gè)峰值(見(jiàn)圖1~2)。在,樣品的DTG曲線(xiàn)出現了三個(gè)峰值,且第二個(gè)峰值出現的最早;在He氣氛下,由于其導熱系數遠大于其他三種氣體，所以在預熱解階段,它的失重速率明顯大于其他三種氣體,在快速熱解階段其第二個(gè)峰值點(diǎn)也明顯大于CO2和N2;在CO2氣9氛下,由于它在高溫下可以和固定碳發(fā)生化學(xué)反應,故在快速.熱解階段,它的峰值點(diǎn)要高于N2,在慢速熱解階段,它的失重速率基本是最高的。在不同氣氛條件下,水稻秸稈的TG曲線(xiàn)和DTG曲線(xiàn)比較相似，說(shuō)明不同氣氛條件下水稻秸稈的熱解了過(guò)程遵循相同的反應機制。本實(shí)驗結果表明:不同氣氛對水稻圖1水稻秸稈的TG曲線(xiàn)秸稈的熱解特性有影響，其中由于He的導熱系數遠大于其他2.2不同氣氛水稻秸稈的熱解特性三種氣體,故在He氣氛條件下,水稻秸稈的熱解過(guò)程會(huì )提前。測定結果表明，不同氣氛下的水稻樣品熱解過(guò)程基本相275[綜合論述Low CARBON WORLD 20167防雷“檢”“測”的界定及重點(diǎn)問(wèn)題分析賈綻云,付曉霞'，王耀悉2(1.湖南省防雷中心，湖南長(cháng)沙410007;2南京信息工程大學(xué),江蘇南京21004)摘要]防雷檢測是落實(shí)防雷設計、確保施工質(zhì)量以及確定防雷措施安全有效的第一線(xiàn)的技術(shù)把關(guān)工作，同時(shí),也集數據采集、質(zhì)量監督和現場(chǎng)調查于一體,既為雷電災害的分析提供最重要的依據,也為防雷裝置的設計提供前期指導,更為防雷裝置的質(zhì)量保駕護航。但目前防雷檢測，雖然已經(jīng)成熟于多年的技術(shù)積累和相應規范的編寫(xiě)制定,指標化的“測"較易達成，但完全的量化指標和測量數據,卻未必能體現防雷各項措施的設置原理和物理模型的正確性,而目前真正確保防雷裝置設置的科學(xué)性和有效性的“檢”的部分卻仍未引起重視,也由此致使防雷裝置在“測"的數據符合標準規范的前提下,仍然發(fā)生甚至是頻發(fā)雷擊事故。[關(guān)鍵詞]防雷檢測;氣象因素;風(fēng)險分析;綜合布線(xiàn)[中圖分類(lèi)號ITU895[文獻標識碼]A[文章編號12095-2066 2016)21-0276-02.1“檢”“測”的范圍定義(2)雖然工程設計的安全距離滿(mǎn)足避免空氣擊穿后的火對于檢是對現場(chǎng)環(huán)境的充分考察,是風(fēng)險源的充分認識:花,但由于蘆葦堆在大風(fēng)條件下會(huì )飄散,拉近了蘆葦堆與接閃測點(diǎn)的確定主要依據防雷國家標準和行業(yè)標準中的指標桿的實(shí)際距離，致使空氣擊穿產(chǎn)生的電火花點(diǎn)燃蘆葦堆成為性的要求,如尺寸規格、接地阻值、過(guò)渡電阻等等,而檢測是在可能;(3)除直擊雷防護裝置的設計缺陷未得以在“檢”的過(guò)程進(jìn)行防雷理論分析的基礎上,對整體防雷系統進(jìn)行把握。在制中發(fā)現并予以排除之外，在蘆葦堆及接閃塔旁側還安裝有一定檢測方案的過(guò)程中，“檢”的規劃內容,應該從設計內容或現場(chǎng)勘查的資料入手，根據被檢對象的特性從設計中關(guān)于保護些未接地的金屬告示牌。 當接閃塔桿泄放雷電流時(shí)產(chǎn)生的電范圍計算、風(fēng)險等級確定、屏蔽效能分析等方面,評估“檢”方感電壓降極易向金屬牌放電,產(chǎn) 生更為長(cháng)的電火花,繼續增加案的可行性和合理性,再通以“檢”帶入測點(diǎn)預估和分析。蘆葦堆的火災風(fēng)險;但在實(shí)際工作中,由于測點(diǎn)共性和慣性分析的因素,故檢(4)接閃塔桿的保護范圍雖然滿(mǎn)足了防雷保護范圍的要的內容往往容易被忽略，更有甚者、測的數值雖然合格,但卻求,但其設置的位置,卻忽略了 當地的氣象條件:根據雷暴路因為忽略“檢”的部分,而導致檢測報告合格卻沒(méi)有真正發(fā)現徑分析,由西向東的雷暴為其主要路徑 ,而接閃塔桿卻立在蘆雷擊隱患。葦堆東側，降低了攔截效率并增加了風(fēng)對于拉近蘆葦枝葉與2特殊場(chǎng)所的“檢”的典型問(wèn)題接閃桿塔的距離。2.1 易燃場(chǎng)所2.2移動(dòng)基站某造紙廠(chǎng)，其露天蘆葦堆場(chǎng)樹(shù)立獨立塔式接閃桿，按照某移動(dòng)基站,經(jīng)“測”,其移動(dòng)信號塔的防直擊雷接地、機《建筑物防雷裝置設計規范》(GB50057-2012)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規房的接地規格、接地電阻值均滿(mǎn)足要求,但當某次雷暴過(guò)程之范》)中的要求,露天環(huán)境下的易燃品的保護半徑為100m,獨.后,機房?jì)仍O備受雷電波入侵而致災,經(jīng)“檢”，發(fā)現機房接地立接閃桿塔與易燃物質(zhì)的安全距離為3m,經(jīng)檢測,接閃桿的線(xiàn)引出室外后直接連接到了移動(dòng)鐵塔上，將移動(dòng)鐵塔作為接，保護范圍、安全距離、接地電阻值均滿(mǎn)足規范,但在兩年內該.地(見(jiàn)圖1),雖然二者的接地電阻值同時(shí)滿(mǎn)足要求,但在移動(dòng)造紙廠(chǎng)蘆葦堆場(chǎng)三次遭受雷擊引起火災,經(jīng)現場(chǎng)調查,在各項鐵塔接岡泄流的過(guò)程中,雷電流選擇易于泄放的路徑,便直接測試指標都滿(mǎn)足規范要求的前提下,雷擊致災的主要原因為:侵入機房,造成較為嚴重的雷擊事故。(1)接閃桿塔雖然抗風(fēng)強度、牢固度等特性突出,但塔式2.3配電機房目前小區均采用公變配電方式，當單棟住宅由配電房進(jìn)結構因為焊接或螺絲固定等問(wèn)題造成整體電氣貫通存在一定入電源,以“測”為據,住宅總配電的PE排、配電柜、SPD均接隱患,必須設置專(zhuān)設引下線(xiàn),但檢測過(guò)程中缺乏了對該項內容地良好,但其引線(xiàn)方式如圖2:由總配電房從a點(diǎn)引出電纜,由的“檢”，繼而發(fā)生了由于接閃桿塔泄流不暢產(chǎn)生的電感電壓.b點(diǎn)引入棟配電室的等電位連接排(等電位連接排同時(shí)也作降形成空氣擊穿;+葉十葉葉葉十葉葉十葉葉十葉十十葉葉十葉葉葉葉十葉葉葉葉葉葉十十十十葉葉十葉葉十葉葉十葉葉.基金項目:中國礦業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng )新項目(201525);江蘇省大[4]吳創(chuàng )之,孫肇秋,陰秀麗,等 .我國生物質(zhì)能源發(fā)展現狀與思考[D].農學(xué)生創(chuàng )新訓練計劃項目(201510290009)。業(yè)機械學(xué)報,2009,40(1):91-99.[5]孫 立，張曉東生物質(zhì)熱解氣化原理與技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版參考文獻社,2013[1]賴(lài)艷華,呂明新,馬春元,等.秸稈類(lèi)生物質(zhì)熱解特性及其動(dòng)力學(xué)研[6]楊冬,陳清文.北方地區典型生物質(zhì)的熱重分析及動(dòng)力學(xué)研究[D]燃究[]太陽(yáng)能學(xué)報, 2002,23(2):203-206.燒科學(xué)與技術(shù),2014.20(4):319-322.名[2]盧洪波，蘇桂秋,徐海軍,賈春霞.玉米秸稈TC-FTIR聯(lián)機熱解特性收稿日期:2016-7-10研究[D.應用能源技術(shù),2005(6);1~3.[3]孫永明,袁振宏，孫振鈞、中國生物質(zhì)能源與生物質(zhì)利用現狀與展望作 者簡(jiǎn)介:閆富杰(1993-),男,漢族,山西長(cháng)治人,本科生,熱I可再生能源,2006,2(126):80-82.能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)。276