生物質（zhì）能是僅次於煤、石油、天（tiān）然氣的第四大能（néng）源，在世界（jiè）能源消耗中占有一定的比例。隨著人們對能源與環境的高度重視，高效、清潔（jié）的燃燒方式越來越受到人們的關注。有專家（jiā）認（rèn）為生物質能源將成為未來可持續能源的重要組成部分，到2015年，全（quán）球總（zǒng）能耗將有40%來自生（shēng）物質能源。由於生物質燃燒在C02總量（liàng）上實現（xiàn）了零排放，消除了產生溫室效（xiào）應的（de）根源。隨著化石燃料的（de）日益短缺和高新（xīn）技術的發展，特（tè）別是生態環境的需要，世界各（gè）國相繼進行了生（shēng）物質能的開發和利用。但是由於生物質的發熱量較低，單獨使用時利用效率也較低，因此在一（yī）些歐美等發達（dá）國家近（jìn）年來研究了將部分生物質與煤混（hún）合後加（jiā）以燃燒利用（yòng）的方（fāng）法，這樣既可以節約煤炭（tàn）等化石燃料，使其更（gèng）多地（dì）應用到化工工業中，同時也能降低C02等溫室氣體、解決農業（yè）廢棄（qì）物的處理問題。吉林省是農業大省，玉（yù）米種植又是其中的重要組成部分（fèn），產生（shēng）的玉米秸杆有的直接廢棄於田地，有的被低（dī）效燃燒（shāo）掉了，既造成能源的巨大浪費，也會產生環境汙染。因此進行玉米（mǐ）秸杆與煤混合燃燒的特性研究，將有助於解決這（zhè）一能源和環境問題（tí）。 熱重（chóng）分析已（yǐ）經被廣（guǎng）泛地應用到燃料的熱解及燃燒的研究工作（zuò）中，是研究燃料熱解特性及燃燒特性的重要分析手段。通（tōng）過（guò）熱重實驗，可以得到失重率及失重速率與溫度的關係（xì），進而分析燃料熱解與燃（rán）燒的基（jī）本特（tè）性及反應動力學的參數，為進一步（bù）的實際應用提供理論基礎。本文以（yǐ）吉林市郊區的玉米秸杆與七台河煤為研究對象（xiàng），分（fèn）別作了單質煤和生物質（zhì）以及兩（liǎng）者不同混合比例的熱（rè）重實驗（yàn）研究，分（fèn）析了燃燒特性和燃盡特（tè）性，農作物秸稈可以經過秸稈顆粒機或者秸（jiē）稈壓塊機壓製成生物質成型燃料，生物質成型燃料與（yǔ）煤相比具有汙染少、可再生等很多優（yōu）點。 1、實驗方法及設備 1.1實驗樣（yàng）品將玉米秸稈以及煤樣經過幹（gàn）燥後製成標（biāo）準試樣，分別將（jiāng）玉（yù）米秸稈與煤的試（shì）樣按照2:3、3:2的比例（lì）（以質量計）混合成二個混合燃料樣，進行熱重實驗，同時對單一的煤（méi）樣和玉米（mǐ）秸稈也進行（háng）了熱重分析。 1.2實驗方法及儀（yí）器設備 將實驗樣品置於熱天平支架的坩堝內（nèi）通以空氣，按規定的升溫速率進行升溫，隨著溫度的升高樣（yàng）品發生重量變化，直至可燃物燃盡為（wéi）止。 采用美國珀金埃爾默( Perkin Elmer)公（gōng）司生產（chǎn）的Pyris - 1TGA熱重分析儀進（jìn）行燃燒特性實驗，由計算機控製（zhì）和采集數據，可以得到TC(熱重)和DTG(微分熱重)兩條曲（qǔ）線。 試（shì）驗（yàn）條件為：升溫速率：20/min;空氣流量：60 mL/min;樣品用量2.0 mg左（zuǒ）右；溫度範圍：室溫至800。 2、實驗（yàn）結果及分析 2.1熱重實驗的TG曲線和DTG曲線 在燃燒特性的熱重實驗中，可以得到在升溫（wēn）速率為20。C/min的情況下各種試樣的TG曲線，對TG曲線的（de）失重數據進（jìn）行計算機微分處理，繪出微分熱重曲線DTG，即試樣的失重速率(AG/AT)隨溫度變化（huà）的曲線，各試（shì）樣的TG與DTG曲線如圖l、2所示。 在圖1、2中的TG與DTG曲線中，玉米秸稈與煤混合的燃燒過程大致可以分為四個階段（duàn），即脫水 幹燥、揮發分（fèn）的析出（chū）和燃（rán）燒（shāo）、揮發分（fèn）燃燒和焦炭表麵燃燒並存的過渡階段、焦炭的表麵燃（rán）燒。 從TG曲線可以（yǐ）看出，單質的秸杆要比煤開始失重的點提前，而隨著生物（wù）質比例的增加，也呈現出失重（chóng）點提前的趨勢，這說明加入生物質後使（shǐ）燃（rán）料更容易燃燒了。從DTG曲線可以看出，在（zài）玉米秸稈、玉米秸稈與煤混燒的情況（kuàng）下，其過程曲線一般出現（xiàn）三個尖（jiān）峰或三個以上尖峰，在220出現一個小的尖峰，這是玉米秸稈揮發分（fèn）開始析出（chū）。在（zài）320左右出現第二個峰，這個階段是玉米（mǐ）秸稈揮發分的燃燒。第三個峰出現在500~ 650之間，這是焦炭表（biǎo）麵（miàn）燃燒。由此可見，混合燃燒明顯分為兩個階段（duàn），即揮發分（fèn）的燃（rán）燒階段和焦炭（tàn）的燃燒階段；其尖峰（fēng）形狀隨試樣（yàng）混合比例不同而相（xiàng）異。對於玉米秸稈來（lái）說，揮發分燃燒階段的DTC曲線的峰值（zhí）遠大於焦炭燃燒階段的DTG曲線的峰值，燃燒主要（yào）集中在較低的溫度下，這是由於生物質中含（hán）有大量的揮發分（fèn），因而在燃燒初期，揮發分的大量析出，從而導致了揮（huī）發分（fèn）燃燒階段的形（xíng）成。在煤（méi）和玉米秸稈混燒的情況下，隨著煤摻混比例的增大(3：2)，燃燒逐（zhú）漸集中於焦炭燃燒階段；對於單（dān）一的煤燃燒來說，在（zài）DTG曲線上隻有一個大的尖（jiān）峰區域。 2.2混合燃料的燃燒特性分析 2.2.1著（zhe）火特性（xìng）分析 在燃料燃燒的過程中，揮發分的析出直接影（yǐng）響燃料的著火燃燒。影（yǐng）響揮發分析出的主要特性參（cān）數有：揮發分析出溫度TO、揮發分最大釋放速率(dC/d T)max、對應於(dG/d T)max的溫度r。。。等。其中T0越小，則表明（míng）燃料的著火性能越佳；(dG/d T)m越大，表明揮發分釋放程度越劇烈；rmax越小，則表明揮發分（fèn）釋放越快，此時燃燒就容（róng）易在較低的溫度下（xià）進（jìn）行。著（zhe）火溫度是燃料著火性能的主要指標，熱重分析中著火（huǒ）溫度的（de）確定基（jī）本有三種： (1)根據國際熱分析協會的測試結果，有（yǒu）人認為（wéi），燃料在熱天平中的著火溫（wēn）度可（kě）由微商熱分析DTA曲線中吸熱轉變為放熱的轉折點來（lái）定義。 (2)著火溫度由熱重TG曲線與其基線的交點和DTA曲線由吸熱到放熱的轉變點（diǎn）（二者對應同一溫（wēn）度）來同時確定（dìng）。 (3)TG曲線下降段切線與基線交點所對應的（de）溫（wēn）度定義為著火溫（wēn）度Ti。 本文采用第三種方法，把TC曲線上發生（shēng）明顯失重的曲線段的切線與燃料脫水幹燥（zào）後的平滑基線（xiàn）的交點所對應的溫度定義為著（zhe）火溫度。該點的溫度可由計算機直接（jiē）在TG曲線上作出。表l給出了上述幾個特性參數的實驗數據和計算結果，其中t1為（wéi）對應於（yú）Ti的時間，t2為（wéi）對應於的時間。從表1的實驗數據可以看（kàn）出，玉米秸稈的著火溫度遠低於煤樣的（de）著火溫度。單質的玉米秸稈燃燒時，T1為235左右，持續加熱時間約為10 min；單（dān）質的煤燃燒時，Ti為475左右，持續加熱時間約為22.8 min；在（zài）混燒煤（méi）和玉米秸稈（質量比2:3）時，Ti較接近（jìn）於生物質燃燒時的溫度，隨著煤（méi）的摻混比例增（zēng）大，質（zhì）量比為3:2時，值有所增（zēng）加，大約比單一玉米秸稈燃燒（shāo）時高出（chū）90，但是比單一的煤燃燒時要低150。從(dG/d T)ma。的數據來看，玉米秸稈在較低溫度(< 320)時，可劇烈地釋放揮發分；在混燒時，(dG/d T)m所對（duì）應的溫度也處（chù）在320左右。同時，從（cóng）DTG曲線可以看出，在燃燒前期玉米秸稈的曲線峰狹長，峰值很高，表明其（qí）揮發分釋放（fàng）劇烈集中，因而著火最容易（yì），而單質的煤燃燒（shāo）時並無明顯的揮發分析出峰，但在混（hún）燒時所形成的曲（qǔ）線峰類似於單質的玉米秸稈燃燒時的情況，隻是峰值較低。這（zhè）說（shuō）明在煤中摻入玉米秸稈後，由於玉米秸稈中的揮發分在（zài）較低的溫度下即可析出，因此改善（shàn）了煤的著火（huǒ）性能。 2.2.2燃盡特性分析 將DTG曲線上燃燒後期（qī）初次為零附近的點作為燃盡點，取這點為G點。在G點以後，DTG曲線趨（qū）於平直，曲線波動於零值附（fù）近，因此本文將G點作為燃盡點，並用其來表（biǎo）征燃盡特性，G點所對應的燃燼溫度、燃燼時間分別用來表示。表2給出了的實驗數據。 對於燃盡點G來說，在煤中加入玉米秸稈後所需要的著火時間較之單質的（de）煤來說有（yǒu）所減少，溫度也有所降低。這是由（yóu）於加入玉米秸稈後，使（shǐ）得著火燃燒（shāo）得以在較短的時間、較低的（de）溫度下發生，從而延長了（le）整（zhěng）個燃燒的（de）溫度區間，可以獲（huò）得（dé）更（gèng）好的燃盡特性。 從TG曲線和DTG曲線（xiàn）可以（yǐ）看出，對於單純的玉米（mǐ）秸稈（gǎn）來說，在600以後，TG曲線趨於平直，DTG曲線波動於零值附近，說明可燃物已完全燃盡。為便於進行比較，本文分別做了在450、500、540下不同比例的試樣與燃燼率的（de）關係（xì）曲線，如圖3所示。 從圖3給出的同（tóng）一溫度下的各種試樣的燃盡率來看，在煤中（zhōng）加入玉米秸稈後，在（zài）較低的溫度下即可獲得（dé）較好的燃盡性，混合燃料的燃盡率高於兩種單一燃料的（de）加權平均值。這是因為在煤中加入玉米秸稈後，燃燒的最大速率有前移的（de）趨勢，隨著玉米秸稈所占比例的增加燃燼率也逐漸提高，而且燃盡所需的時（shí）間較煤來說縮短，燃燼溫度降低。 3、結 論 (1)玉米秸稈與煤混合的（de）燃燒過程大致可以（yǐ）分為四個階段（duàn），即脫水幹燥、揮發（fā）分的析出和（hé）燃燒、揮發分燃燒和焦炭表麵燃燒並存的過渡階段、焦炭的燃燒。 (2)玉米秸稈和（hé）煤相比具有較低（dī）的著火溫（wēn）度（dù）和較好的燃（rán）燒特性，在煤中摻（chān）人生物質（zhì）後，可（kě）以（yǐ）改善煤的著火性能。 (3)單一玉（yù）米秸稈燃燒主要集中於揮發分燃（rán）燒階段，在250~400之間，是揮發分的燃燒；而單（dān）一煤燃（rán）燒主要集（jí）中於焦炭燃燒（shāo）階段，溫（wēn）度範圍是450一700之間。在玉米秸稈與煤混燒的（de）情（qíng）況下，燃燒過程明顯地分成兩個（gè）燃燒階段，隨著煤的混合比重加大，燃燒過程逐漸集中於焦炭燃燒。(4)隨（suí）著玉米秸（jiē）稈在混合燃料中的（de）比例增（zēng）大（dà），其燃燼率也（yě）增大，燃燼溫度前移（yí）。三門峽麻豆影视传媒文化（chuàng）新能源專業生產銷售（shòu）秸稈顆粒機、秸稈壓（yā）塊機等生產成型（xíng）機械設備，同（tóng）時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料出售。