生物质与煤掺混燃烧技术充分利用可再生能源、提高能源转换效率，并有效抑制SO2、NOx等污染物生成。随着混烧应用的日益广泛以及对混煤燃烧特性研究的深入，HC1等低含量气体染污物的排放研究也受到了重视。
一般生物质本身碱金属和Cl含量偏同，在煤或生物质的燃烧过程中，像CI这样的有害微量元素将以不同的形式排放到大气中。尽管与常量有害污染物相比Cl元素污染物在大气中浓度不高，它对环境的破坏相当严重，在生物质或煤的燃烧过程中，Cl常以HCI的形式释放，欧洲能源组织调查显示，目前所排放的HC1有75%来源于燃料燃烧。HCI气体排入大气与水蒸汽相遇时，极易生成白色的盐酸雾。这些盐酸雾的刺激性和腐蚀性都很强，会造成对人体的巨大危害。美国“清洁大气法修正案”(CAAA)将煤中16种微量元素列入189种“有害大气污染物”之中，其中CI以HCI的形态列出，且位居前列。我国在1997年颁布了大气污染物综合排放标准(GB16297-1997)，明确规定了对含氯废气的排放标准和控制措施。
本文应用了TGA-FTIR联合技术对生物质与煤不同掺混比例的燃烧进行了研究，系统研究了不同掺混比例下燃烧特性、氯化物释放特性、排放规律等基础问题，对于生物质与煤掺混燃烧中控制气体污染物HC1具有现实意义。
1、实验部分
1.1燃料样品
文中生物质原料选定为小麦秸秆，所用煤粉为无烟煤。分别对秸秆与无烟煤进行了工业分析和发热量测试，如表1。
秸秆中硫含量低，其二氧化硫排放的危害性低；但秸秆氯含量较高，约在1%左右，因此本文主要考察氯化氢的释放特性。
1.2实验步骤和条件
煤与秸秆以0%、10%、15%、40%、60%、100%比例掺混，共6个样品。通过TG中燃烧与FTIR联用的测试，分别研究生物质与煤掺混燃烧特性随掺混比例的变化和傅里叶转换红外光谱分析的掺混比例变化不同气体污染物的排放规律。
本实验所使用的热重分析仪型号为NETZSCH TG 209 Fl，红外光谱仪FTIR型号为VERTEX 7.0。在一定的加热速率下，系统对燃烧及其产生的气体排放物进行动态跟踪，连续测量样品质量随着温度的变化程度，同时定性和定量检测燃烧所产生的气体产物（如HC1、C02、N02等）。TGA燃烧室的气体产物接一根有保温措施温度水平在100℃以上（以保证实验过程中水蒸气等气体组分不会冷凝下来）的聚四氯乙烯管子传送到FTIR的检测室，从而确保FTIR分析的气体量的稳定。
实验采用的条件，TGA热重分析仪中升温速率为20 0C/min、空气流量为30ml/min，其工作气氛为N2和02按照4：1的比例，终温为900℃。实验样品初始重量约为5.5mg，而红外光谱仪FTIR分辨率8 cm-1，扫描方式为双面双向。
2、结果分析与讨论
2.1燃烧特性的分析
图2为秸秆燃烧过程的热重分析图例，实线为样品质量随温度失重的TG曲线，虚线为随温度变化的失重速率DTG曲线。
TG曲线与失重速率DTG曲线相对应的点中，A为水分开始蒸发， B为水分最大失重率，C为挥发分开始释放，D为挥发分最大失重率，E为焦炭最大失重率，F为初始燃烬点。通过切线法确定H点，H点对应的温度通常认为是着火温度。本实验所用秸秆的着火温度为252℃。同理确定6个样品的燃烧特性数据，如表3所示。
图3为6个混合燃料热重分析仪中的失重速率DTG曲线，各曲线有3个比较明显的峰值，第一个峰值较小，为水分的最大失重点，第二个峰值为挥发分的最大失重点，第三个峰值为焦炭燃烧的最大失重点。从表3中可以看出，燃料随掺煤比例的增加，其着火点有所后移，但变化不大，说明生物质的存在可以提高燃料的着火活性。随着掺煤比例的降低，燃烬温度出现前移趋势。燃烧形成的表面覆盖灰层影响空气的渗入，从而延长了燃料的燃烬阶段。掺煤比例较低的秸秆燃料在高温下出现的系列小燃烧峰，说明燃烧还在进行，利于降低固体不完全热损失，燃烧效率高。秸秆比例大的燃料挥发分燃烧的峰较狭长，峰值相对要高，其挥发分的释放速率高。而无烟煤燃烧时基本上没有挥发分的释放阶段，其燃烧过程主要集中在温度比较高的焦炭燃烧区间。混烧的焦炭燃烧峰随掺混比例的增加变化较大，由狭长峰逐渐变为粗壮型，按照积分面积与放热量成正比的理论，生物质中掺混的煤比例增加，焦炭放热量增加。
表3所示，燃烧特性指数S随煤掺混比例增加越来越小，S值越大，燃料的燃烧特性越好，则生物质起到了改良燃烧特性，提高燃烧效率的作用，30码期期必中生产销售的秸秆压块机、秸秆颗粒机专业压制秸秆煤。
2.2FTR分析
2.2.1气体的释放分析
图4与TGA曲线相对应，动态的检测记录各时刻燃烧生成的气体成分及浓度。图中示意的烟气各组分的波长分布不同，各组分随燃烧过程释放的速率和时间（温度）区间不同。由图中也可识别到，也存在着对应相同波长，不同时间时分布着其他气体组分释放峰值的现象。例如在波长2798 cm-1，除HC1稍后另有一组分出现，判断为CH4，燃烧过程产生了少量甲烷。
图5示意了烟气中各组分气体波长分布及吸收强度情况。对照红外标准图谱选定图中各种气体成分的特征峰波长，其中HCl(2798cm-1)、N02(1520 cm-1)、S02(1342 cm-1)、C02(2360 cm-1)、H20(1509 cm-1)、C0(2119 cm-1)等，在这个温度下，还会有少量的甲烷产生(2978cm-1)。
2.2.2 HCI的释放
图6为6种燃料燃烧所测得的各个时刻（对应不同温度）的HC1气体释放图。
从图中看到6种样品燃烧过程，HC1气体都是在200 0C左右开始释放，在310℃左右吸光度达到最大值，也就是此时HCI的释放最为强烈，烟气中氯化氢浓度最高。温度继续升高，450℃左右时大部分氯化氢释放出来，释放速率减缓至极值。这些相近的特征点表现了掺混比例不同的燃料，其HC1的释放具有相似性。
但在更高的温度段，几种燃料释放氯化氢的速率又呈现略微升高的趋势，且升高速率相差较大。秸秆、掺煤10%、掺煤15%-种燃料在燃烧前期（450℃之前），峰值高，释放的氯化氢多；450℃后释放氯化氢速率较慢，属于比较集中释放HC1的性质；对于掺煤60%的燃料，因为秸秆所占比例较少，氯含量低，燃烧前期释放氯化氢速率低，后期释放氯化氢速率却较高，属于在燃烧的不同温度段氯化氢的相对“均匀”释放的性质；而掺煤40%的燃料表现出燃烧前期释放氯化氢较少，后期释放氯化氢仍然较少的情况；由此推断，以抑制氯化氢释放造成大气污染的目的，掺煤40%的秸秆燃料燃烧最为有益；其次为低掺煤比例10%的混合燃料，燃烧中集中排放氯化氢（300℃左右），利于集中控制减排。
推测所有样品燃烧后期氯化氢含量增加的原因，由于生物质含有Na、K等碱金属较多，在高温段时以NaCl或KC1的形式释放，从而与烟气中的水蒸气反应生成HCl;或者是水蒸汽在高温下部分分解为H+和02-，OH-取代了结合在有机结构中的Cl-，被取代了的CI-与H+结合生成HC1而释放，从而出现释放速率略微升高的现象。
3、结论
(1)秸秆挥发分含量高、初始释放温度低，其着火温度低。与不同比例的煤掺混后(100%煤除外)，着火温度变化不大，秸秆所占比例越高，燃烧和着火特性越优越，最高燃烧速率、焦炭最高燃烧速率对应的温度呈现前移的趋势，燃烬度高的优势也更明显。
(2)秸秆与煤掺混燃烧时，烟气中HC1的释放特征点相似，200℃左右开始释放，在310℃达到最大吸光度，在450℃时释放速率降至极低，但500℃之后氯化氢的释放又呈现慢速增加的趋势，推断原因为NaCl或KCI高温下部分转化为HC1而来。
(3)秸秆与煤掺混比例的不同，对HC1的释放量存在一定的影响：掺煤比例较低时，HCI的释放集中在200～450℃之间，掺煤10%的混合燃料与秸秆燃料排放HCI的规律最为接近，高温下释放HCI速率的增长不再明显；掺煤比例为较高的60%时，燃烧的全程均以较高的速率释放HCl;而掺煤比例40%时，燃烧前期释放HC1的量少，高温段HCI的释放仍然很低，此掺混比例的燃烧对减少HC1进入烟气排放最为有利。
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