关键词：木屑；致密成型颗粒燃料：差热分析
生物质能作为一种可再生能源越来越受到人们的重视，世界各国都在投人大量的人力、物力开发利用生物质能源。我国作为一个农业大国，农作物资源丰富。有效利用农作物秸秆、林业废弃物等生物质能源，是我国解决农村和城镇生活用能问题的重要途径之一，同时还会带来良好的经济、环境和社会效益。生物质致密成型燃烧利用，作为一种有效利用生物质能的方式，正逐渐被人们接受。本文提出了木屑生物质致密成型颗粒燃料的差热分析，对其燃烧机理进行研究，为生物质致密成型颗粒燃料高效燃烧利用打下基础。
1、试验仪器所用试验仪器为北京恒久科学仪器厂生产的微机差热天平，HCT-2B型。主要技术指标如下：温度范围：室温~ 4500C，调温速度：0.315℃/min~ 640℃/min，差热量程：±10、±25、±50、±100、±250、±500、±1000uv，热重量程：1、2、5、10、20、50、100、200mg，微分量程：2、5、10、20、50mv/min，坩埚容积：0.06mL，天平主机真空度：2.5×10-2Pa。
2、试验材料和试验条件
首先把木屑生物质致密成型颗粒燃料分成小块，其次用微型秸秆粉碎机把小块的成型颗粒燃料粉碎，再次用分样筛把木屑粉分成18目（直径1mm）、60目（直径0.25mm）和120目（直径0.125mm）．每个试验因素分别在三种不同的升温速率的试验水平下试验，分别为10、20和400C /min。试验温度为室温～650℃，试验气氛为静态的空气中，侧重量程为20mg，微分量程为5mv/min，差热量程±100uv，标准物为氧化铝坩埚，容积为0.06ml，每次加装生物质燃料约15mg。每个试验水平至少进行两次试验，取试验效果最好的一种进行分析。
3、木屑致密成型颗粒燃料试验结果与分析
在对木屑致密成型颗粒燃料进行差热分析时，温度范围是室温至900℃，目的是为了使其燃烧反应更充分。试验结果分析如下。
3.1燃料不同细度，对差热过程影响
木屑致密成型颗粒燃料在升温速率为40k/min时，不同细度的差热曲线比较，曲线的总体变化趋势是一致的。DTA曲线18目与60目的相比波形左移，从原理上分析波形应该右移。出现这种相反情况的原因，主要由于18目对应得起始温度较高引起的，从TE曲线可以看出。DTA曲线120目与60目相比波形左移，主要是细度大，挥发分析出燃烧速度快。升温速率为10k/min和20k/min时，也有类似波峰左移现象。
3.2不同升温速率，对差热过程影响
木屑致密成型颗粒燃料在细度为120目时，不同升温速率的曲线关系比较。DTA曲线随着升温速率的提高，曲线波峰变窄变尖，峰值变大，其挥发分燃烧和焦炭燃烧的过渡越来越平缓。
4木屑生物质致密成型颗粒燃料差热曲线特征值分析
试验借助恒久热分析系统，可以得到，木屑致密成型颗粒燃料在不同试验水平和试验条件下的特征值，见表1。
TG特征值分析：相同燃料细度时，TG曲线外推起始点温度T。和拐点温度TL，随升温速率的升高而升高。相同升温速率下不同细度燃料的失重率的平均值，随升温速率的增加而减小。升温速率为10k/min和40k/min时，细度为120目的木屑燃料失重百分比最大，而升温速率为20k/min时，细度为18目的木屑燃料失重百分比最大。
DTG特征值分析：相同细度的燃料，其最大失重速率dtg随升温速率增大而增加，失重速率最大时对应温度T。也随之增加。相同升温速率下，最大失重速率由于燃料细度变化引起的极差，随升温速率的增加而增加。说明升温速率越高，燃料细度的变化对最大失重率的影响越明显。
DTA特征值：相同燃料细度时，外推起始点温度随升温速率的增加而减小。在相同升温速率下，DTA特征温度由于燃料细度变化引起的温度极差，随升温速率的增加而减小。DTA曲线的外推终止点温度，随升温速率的增加而增加。
5木屑生物质致密成型颗粒燃料燃烧机理动力学参数
根据生物质致密成型颗粒燃料的差热曲线，并借助相关分析软件可以方便的获得其燃烧反应的动力学参数，它可以定性定量的研究生物质致密成型颗粒燃料燃烧反应进行的速率及其影响因素。本研究是建立在TG曲线上第二阶段的动力学方程，第二阶段是挥发分析出燃烧区，生物质致密成型颗粒燃料挥发分的析出燃烧过程主要受化学动力学控制，属于一级反应(n=1)，即燃烧过程也属于一级反应，反应级数n=1。利用这些数据并借助Excel进行一元线性回归分析，使试验数据与所求直线的均方差最小，从而可以求出反应的活化能E和频率因子A。该燃料在不同试验条件下的最终试验分析结果，如表2所示。
该燃料在不同试验条件下，利用差热试验数据，并借助差热分析系统、henven和Excel进行一元线性回归分析得出拟合曲线图如图3。
6、结论
6.1木屑生物质致密成型颗粒燃料的差热分析过程大致可以分为三个阶段，但每段的特征值，会因为试样的不同及试验条件的不同而不同。第一阶段主要发生的燃料吸热失水反应，大致发生在25～200℃之间；第二阶段主要是挥发分的析出和燃烧反应，大致发生在200～380℃之间，最大失重率温度在300℃左右；第三阶段主要是固定碳的燃烧反应，结束于550℃左右。这三个阶段之间的界线有交叉现象。
6.2升温速率和样品细度的变化对木屑致密成型颗粒燃料的活化能有一定影响。木屑致密成型颗粒燃料的活化能所升温速率的增加而减少。燃料细度队活化能的影响，规律性不明显，有增有减。
6.3升温速率和样品细度变化对木屑生物质致密成型颗粒燃料的最大燃烧速率有一定影响。木屑生物质致密成型颗粒燃料的最大燃烧速度，随升温速率的增加而成倍增加，增加显著。样品细度的增加也会使最大燃烧速率增加，但影响不显著，增幅很小，细度增加一倍，最大燃烧速率约增加0.1mg/min。
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