玉米秸秆混污泥成型燃料燃烧特性研究

张鹏

摘要：通过加压成型实验确定出了三组成型效果较好的加压成型参数，为100 MPa、玉米秸秆含水率10%、粒度80目、秸秆污泥配比7∶1、8∶1、9∶1三组，后通过下落强度实验，第二组样品强度好于另两组，继续进行热重分析，从热重曲线上可以看出第二组燃烧稳定，继续进行燃烧热测定，得到燃烧热大于16.7 MJ/kg，这个数值大于褐煤的燃烧热，实验结果表明：100 MP含水率10%、粒度80目、混合配比8∶1为玉米秸秆混污泥成型燃料最佳成型参数。

关键词：生物质；成型燃料；燃烧特性

中图分类号：S216.2

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）20009302

1样品的燃烧热的测定

1.1 实验步骤

（1）热量的测定分析。在热量测定的过程中，需要按照国家规定的标准进行检测方法的设计，通过对本实验使用热量的测定及检验分析，将三次作为基本的评定结果，需要注意的是，其测量结果的极差不能大于40 J/℃，通过本次实验的研究，使用的热量50计，满足国家的要求标准。

（2）苯甲酸纯化及干燥技术。在纯苯甲酸的结晶中需要进行一次提纯，然后将其放置在105℃的烘箱中通常存放3 h，将其放置在干燥的温室内，备用。

（3）仪器预热。在仪器预热的过程中，需要将全部的附件进行清洗，然后向量热计内筒中填水，保证温度计得到有效预热。

（4）称量样品。称取相同质量的三组样品各两份。

（5）压片处理。在燃烧丝中部的细棒上绕5圈，然后制成直径为3 mm的螺旋弹簧状，对其称重中的燃烧数据进行记录，然后将螺旋部分进行样品的粉末中压片处理，在这种压片方法燃烧中，需要进行深度的预埋处理，满足压片处理的科学性及系统性。

（6）氧弹充氧。在该种测定方法使用的过程中，需要将氧弹放入金属坩埚之中，并固定燃烧丝，相关检测人员需要利用万用电压表进行燃烧丝的正常连接。在氧弹旋紧的过程中，为了有效提高点火的成功率，需要在点火的过程中实现N2与O2反应，避免放热中出现误差。同时，在预热处理中需要充入0.5 MPa的氧气，通过放气阀放气除去氧弹中的N2，通过多次反复，使氮气达到2.5 MPa。

（7）调节内桶温度。将完成充氧的氧弹连接电源线并放入量热计，量取3000 mL水倒入内桶中，调节水温低于外桶1.0 ℃。

（8）燃烧热测定。在燃烧热测定的过程中，需要及时打开电源的总开关以及搅拌开关，通常情况下，在处理中需要每隔30 s读取温度，在连续5次之后将温度变化降低，使其变化小于±0.002 ℃。在按下点火按钮之后，需要每隔15 s进行记录温度。

1.2实验结果

落下强度越大，成型燃料稳定性越强，有利于运输。从表1中很直观看出第二组的落下强度最大，所以成型条件100 Mpa下、80目、含水率10%、8∶1的样品最好。

2样品的燃烧机理

由样品的TG-DTG曲线（图1）可以看出样品热解分为三个阶段，第一阶段在60～110 ℃左右，失重率约为9%，其主要原因是由于样品水分蒸发引起的，与此同时DTG曲线也伴随着微弱的吸热峰，说明样品中的水分蒸发需要吸收热量，这一阶段是干燥阶段。第二个阶段是在110～350 ℃左右，主要集中在180～350 ℃，这个阶段质量损失较为明显，失重率约为35%～43%，这个阶段主要是挥发分的析出，并且样品开始燃烧，产生大量的气体，是挥发分析出和燃烧阶段。第三个阶段是从330 ℃开始，在500～600 ℃左右结束这个阶段是固定碳燃烧阶段，由于固定碳开始燃烧并且随着温度的升高逐渐燃烧完全，所以质量

损失较大，失重率约为35%左右。温度升高，而质量基本保持恒定，不再出现热失重，即为燃尽阶段。

在问题研究中可以发现，生物质经过系列固化，由于体积的减少、密度的增大，会提高运输能力，在此基础上也可以改善生物质的燃烧性能，充分保证燃烧效率的提升，其平均的燃烧温度会提高20%，在这种背景下会扩大应用范围。

3结语

由此可见玉米秸秆混污泥成型燃料高效转化不仅可以解决我国农村玉米秸秆等生物质燃料的污染和资源浪费问题，而且可以消化大部分城市污水处理厂产生的污泥，减轻污泥填埋场的压力。同时，在玉米秸稈混污泥成型燃料技术使用的过程中，需要认识到其存在的规模化问题，扩大农村能源的利用途径，并在根本上避免资源浪费问题的发生，同时也需要在燃烧处理中做到就地取材，利用当地的物质资源，满足农村生产以及生活质量的基本需求，实现对农业生态环境的有效保护，为生物能源系统的优化建立可持续的发展途径，实现我国社会经济的稳定提升。

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