应用TGA-FTIR研究不同来源污泥的燃烧和热解特性

在空气气氛下，利用热重分析方法研究了三种不同来源的污泥燃烧特性。探讨水处理工艺和污泥处理工艺对污泥中有机物的分布影响和燃烧特性影响。研究发现，污水厌氧工艺和污泥厌氧工艺均导致结构复杂、燃烧温度高的有机物生成。在氮气气氛下利用热重红外联用技术，对比研究了同种污泥的热解和燃烧特性，污泥热解主要发生有机物裂解成小分子和小分子的挥发，氧气的存在加速了污泥的裂解。污泥热解温度200℃～500℃，主要气体H2O、CO2、CO以及甲烷等烃类，CO2在高温750℃还存在一个析出峰，由于无机碳酸盐的分解。     

热稳定剂及与PVC混合物的热解反应研究

采用热分析方法对PVC加工成型中热稳定型的热解反应进行了研究，根据它们的热重曲线，分别求得热稳定剂及掺入热稳定剂后PVC混合物的热分解反应的各种特性参数，运用计算动力学参数的经验公式，求得热解活化能，定量地评价了热稳定剂及掺入热稳定剂后PVC混合物的热性能，并采用静态法测定了PVC混合物的热稳定时间。     

森林泥炭的热解特性及热解动力学

泥炭阴燃是森林地下火的主要燃烧形式之一, 研究泥炭的热解规律对认识其阴燃机理及地下火蔓延机理有重要意义. 本文使用荧光光谱分析技术测定了我国东北林区一种典型泥炭样品的主要元素组成, 并使用热重-差热分析(TG-DTA)技术研究了泥炭样品在惰性气氛中的热解规律. 实验结果表明, 泥炭样品主要由45种元素构成. 从常温到1073 K高温的升温过程中, 泥炭样品的质量损失过程可以分为三个阶段, 依次为水分损失阶段、有机质热解阶段和矿物质分解阶段. 对于泥炭阴燃密切相关的有机质热解阶段, 结合热分析动力学理论和优化计算方法, 建立了描述泥炭有机质热解动力学规律的三组分叠加反应模型.     

用热重红外光谱联用技术研究混煤热解特性

用热重分析仪和傅里叶红外光谱仪，对混煤在惰性气氛中的慢速热解特性进行了动态分析，考察了煤种、掺混比例以及加热速率对热解的影响。结果表明，混煤的热解与单煤的热解有相似之处，热解组分的析出随温度的变化规律一致，但其组分析出量并不是单煤热解析出量的简单叠加。由于掺混煤种间的相互作用，混煤热解气体在析出时间和析出量上均发生了变化。通过对红外吸收光谱的分析，发现混煤热解气体析出规律受掺混煤种的影响很大，高活性煤种的存在会降低混煤热解的初析温度，增加热解气体的析出量，其掺混比例越高，影响也越明显。     

桦甸油页岩热解特性的研究

在热分析仪上进行了桦甸油页岩的热解特性研究,升温速率分别为10℃/min、20℃/min、30℃/min和40℃/min,终温为900℃。实验表明油页岩的热解是分两步进行的。在低温段主要是油页岩中可挥发性的气体溢出引起热解失重;高温段则主要是一些有机质、固定碳的热解过程。低温段的热解是主要的,它基本上热解掉了油页岩重量的15％－27％左右,油页岩挥发分含量很高且具有集中析出的特性,在400℃－530℃区间内可挥发物质迅速热解守比,其在高温段的热解产率很小,只有总重量的10％左右。随着升温速率的增加低温段的高温段热解的区分更加明显,且使油页岩的热解产率提高。文中给出了不同升温速率下的桦甸油页岩热解特性数据和化学反应动力学参数。     

糠醛渣热解特性的研究

以糠醛渣为研究对象,应用热重分析法,以高纯氮气为载气对其进行了详细的热重分析试验。结果表明糠醛渣热解随温度升高经历五个不同阶段,表现了糠醛渣热解的复杂性。通过对5 ℃/min、20 ℃/min、50 ℃/min和80 ℃/min的升温速率及不同粒径下的失重曲线进行的对比表明,随着升温速率和粒径的增大,糠醛渣热解的初始温度增大,热解向高温侧移动。最后根据实验数据建立了热解动力学模型,并对数学模型进行了求解,得到了糠醛渣热解反应的动力学参数,表明糠醛渣热解属三级反应。     

不同植物纤维的热解和燃烧特性研究

本研究采用不等温热重法研究六种纤维（针叶、阔叶、竹、亚麻、草和棉）在N₂和空气气氛下的热解和燃烧特性,并采用Friedman法对其进行动力学分析。结果表明,纤维不同的热解和燃烧特性参数与其自身结构组成有关。纤维在热解和燃烧过程中,其挥发分析出温度Ts、终止温度Th、DTG峰温T_max、固定碳燃烧峰温、最大质量损失速率、热解指数P和燃烧指数S均随着升温速率的增加而增加;在N₂气氛下,亚麻纤维T_max最大,竹纤维T_max最小,棉纤维的T_s最大,草纤维的最大热解质量损失速率-（dm/dt）_max、热解指数P和燃烧指数S均最小;在转化率为0.05-0.85条件下,阔叶纤维平均表观活化能最小（173.3 kJ/mol）,竹纤的最大（201.10 kJ/mol）。在空气气氛下,所有纤维的热解过程的T_max均低于N₂条件下,在转化率为0.05-0.65时,纤维在空气中热解的表观活化能E_α     

氧体积分数对炭黑燃烧特性影响的热天平研究

利用热天平对天然气扩散火焰中生成的炭黑在不同氧体积分数下（21%、15%、10%和5%）的燃烧特性进行了研究，选用蜡烛炭黑、4种工业炭黑以及无烟煤焦炭作为对比。基于试验结果确定了燃烧特性参数，并分析了燃烧特性。天然气扩散火焰中生成的炭黑明显早于其他试样着火燃烧，着火温度在所有试样中最低，氧体积分数为21%下为483.0℃，比焦炭约低114℃，比蜡烛炭黑低近127.8℃。自制天然气炭黑可燃指数比焦炭低，着火后前期燃烧反应能力较弱。随着氧体积分数的降低，各试样着火温度在50℃内变化。比较各试样的燃尽特性可知自制天然气炭黑在不同燃尽率下的相对燃尽时间最长，氧体积分数为21%下完全燃尽为6.03min，比焦炭长21.3%。蜡烛炭黑相对燃尽时间也较长。随着氧体积分数降低，各试样燃尽时间都延长，尤其是自制天然气炭黑，氧体积分数从21%降到5%，相对燃尽时间延长2.97倍，氧体积分数降低明显延长其燃尽过程。     

蔗渣的热解与燃烧动力学特性研究

利用热重分析仪对蔗渣在不同升温速率下的热解、燃烧失重特性进行了研究。采用Friedman法对反应过程中可能存在的反应机理进行初步判断，蔗渣热解过程由其主要组分半纤维素、纤维素和木质素热解的三个独立的平行反应来描述，相应的反应活化能分别为203.92 kJ·mol-1、238.50 kJ·mol-1和77.11 kJ·mol-1； 蔗渣燃烧过程分为两段，第一段类似于其热解过程，第二段由木质素热解和残焦燃烧共同组成的连续反应，反应活化能为255.57 kJ·mol-1和159.11 kJ·mol-1。通过非线性回归法拟合获得的曲线与实验曲线基本一致，证实了蔗渣的热解、燃烧过程中存在着上述假定的反应机理。     

城市生活垃圾典型有机组分混合热解特性的研究

利用自行设计的较大物量(约10 g)的热重分析装置对城市生活垃圾典型有机组分（纸屑、木屑、织物、塑料、橡胶、厨余）的混合热解特性进行了实验研究，并用最小二乘法计算得到由若干平行反应组成的热解反应动力学模型，实验结果与模型计算结果吻合较好。在此基础上对城市生活垃圾典型有机组分混合热解中的交互影响和非线性规律进行了分析。结果表明，城市生活垃圾典型有机组分混合热解动力学模型由2个～4个平行反应组成；混合热解中有反应发生合并的现象；热效应和组分比例对混合物综合热解特性有显著影响。     

典型城市固体废弃物热解动力学机理研究

利用热重（TGA）技术研究了城市固体废弃物中塑料橡胶类、木质纤维素类、织物类和厨余类四大类可燃组分中七种典型固体废弃物热解反应过程。实验结果表明,塑料类和织物类最难热解,厨余类组分最易热解;采用Freeman-Carroll法对七种典型固体废弃物热解进行数据处理,从20种常用的固相反应机制函数中遴选出最优解,利用优化的数学函数和动力学参数建立动力学模型,结果表明,PE和羊毛线热解主要反应阶段的最优固相反应模型是球形相界面反应模型;橡胶粉、杨树枝热解反应模型遵循化学反应规律;米饭和本白棉布热解曲线遵循幂函数法则;白菜的最优模型是三维扩散模型。     

生物质废弃物的热解研究

生物质能是可再生能源,在生长过程中通过光合作用将碳和能量固定下来,利用生物质能CO2排放很少.为实现可持续能源生产和减少温室气体排放的目的,中国已于2006年1月开始实施《中华人民共和国可再生能源法》.     

石油焦与煤混合燃料热重分析研究

石油焦与煤混合燃烧是高效处理石油焦的有效方法，作者对选用的石油焦和煤不同配比的混合燃料进行了热重分析研究。使用常压高温热天平研究、分析了各配比混合燃料的热解特性和燃烧特性。并根据化学动力学方法计算了各过程的化学动力学参数，即活化能E和频率因子A0。结果表明，各混合燃料热解起始温度大致相同，随煤焦比减小，挥发分析出速率变缓，最大释放速度所对应的温度升高，最终失重率减小，挥发分释放特性指数减小；随煤焦比增大，混合燃料着火温度和燃尽温度逐渐降低，最大燃烧速率所对应的温度降低，燃烧特性指数增大；随煤焦比减小，活化能和频率因子增大。     

Effect of particle size on pyrolysis characteristics of Elbistan lignite

In this study, the relationship between particle size and pyrolysis characteristics of Elbistan lignite was examined by using the thermogravimetric (TG/DTG) and differential thermal analysis (DTA) techniques. Lignite samples were separated into different size fractions. Experiments were conducted at non-isothermal conditions with a heating rate of 10°C min⁻¹ under nitrogen atmosphere up to 900°C. Pyrolysis regions, maximum pyrolysis rates and characteristic peak temperatures were determined from TG/DTG curves. Thermogravimetric data were analyzed by a reaction rate model assuming first-order kinetics. Apparent activation energy (E) and Arrhenius constant (A _r) of pyrolysis reaction of each particle size fraction were evaluated by applying Arrhenius kinetic model. The apparent activation energies in the essential pyrolysis region were calculated as 27.36 and 28.81 kJ mol⁻¹ for the largest (−2360+2000 μm) and finest (−38 μm) particle sizes, respectively.     

垃圾衍生燃料等温快速热解和燃烧反应特性

利用热天平和管式炉对RDF(Refuse Derived Fuel)等温快速热解和燃烧反应特性进行了研究。实验发现，在等温快速升温的条件下，RDF热解和燃烧的反应速率都非常快，从受热开始到反应结束需60 s～80 s;从开始失重到完成反应为20 s。RDF热解和燃烧热重反应曲线非常类似，都只有一个反应失重区;RDF组成对其燃烧和热解反应性有重要影响，含有橡胶的RDF的热解和燃烧反应速率较小。在650 ℃～800 ℃RDF快速热解产物中气、液产物的产率可达80%～90%，而固体产物的产率只有10%～20%，热解气体的热值为20kJ/m3，RDF较适合进行热解处理。     

热预处理影响褐煤热解行为研究

采用固定床反应器研究了不同气氛热预处理对内蒙胜利褐煤结构的改变,及其对后续热解行为的影响。结果表明,与原煤相比,热预处理后煤中羟基含量和芳香氢与脂肪氢的比减少,脂肪氢的相对含量增加。与未经处理的煤热解相比,N2、N2+O2、CO2气氛下热预处理后热解水收率下降,热解气收率增加,热解气中CO2含量增高,导致高位热值下降。过热水蒸气热预处理后,焦油质量收率提高3～4个百分点。热解焦油组成的变化与预处理气氛、温度密切相关,过热水蒸气200℃下预处理使得焦油中轻质组分的含量(沸点低于360℃的馏分)比原煤焦油提高了约27个百分点;水蒸气和模拟烟气混合气氛下在200℃及250℃预处理后,其热解焦油中轻油和酚油含量分别提高约60和42个百分点。     

Investigation of pyrolysis of chinese coals using thermal analysis/mass spectrometry

TA/MS (thermal analysis coupled with mass spectrometry) was applied to the pyrolysis of Chinese coals with different ranks. A total of 13 Chinese coals were investigated. The samples were deliberately chosen to represent the 13 types of Chinese coals according to the Chinese coal classification system. The experiments were carried out in an argon atmosphere with a flow rate of 150 ml min^-1. The samples were heated from 40 up to 1200°C with a constant heating rate of 10 k min^-1. The main evolved pyrolysis products were identified through the on-line recorded mass spectra. The thermal and evolution behavior was compared between the coals. The results showed a strong thermal and evaluation behavior dependence on the coal rank. Different aliphatic fragments and also some aromatic substances, which are of environmental concern (BTX, PAHs), were found to be released depending on the different types of coal. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.