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福建烘焙

作者:[19855k] 發(fā)布時(shí)間:[2024-05-27 15:02:43]

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表 2 FWC 烘焙產(chǎn)物的質(zhì)量產(chǎn)率()烘焙 FWC 固體產(chǎn)物的理化性質(zhì)未烘焙 FWC 原樣中揮發(fā)分含量所占的比重較 大為 77.95 %,而灰分和固定碳含量則相對(duì)較小, 分別為 11.13 % 和 10.92 %。由表 3 烘焙 FWC 固體 產(chǎn)物的元素和工業(yè)分析可得到,烘焙溫度對(duì) FWC 的工業(yè)分析影響較大,隨著烘焙溫度的升高,烘 焙 FWC 固體產(chǎn)物的灰分和固定碳含量逐漸增加, 而含量多的揮發(fā)分則顯著地減少。T300 的固定 碳含量與 FWC 原樣相比提高了 2.1 倍,揮發(fā)分含 量與 FWC 原樣相比減少 36.5%。烘焙溫度升高到 300 ℃前,烘焙作用占主導(dǎo),水分、輕質(zhì)組分和揮 發(fā)性不凝氣釋放,揮發(fā)分含量減少。而 300 ℃后, 熱解反應(yīng)增強(qiáng),烘焙 FWC 固體產(chǎn)物中有機(jī)組分發(fā) 生脫碳酸和脫基反應(yīng)生成半焦,因而促進(jìn)了固定 碳含量的增加。烘焙 FWC 固體產(chǎn)物中揮發(fā)分含量 降低,固定碳含量升高,燃料特性得以顯著提升。 灰分含量的增加歸因于質(zhì)量損失的增加引起堿金屬 物質(zhì)的集聚,高灰分含量會(huì)增加燃燒過(guò)程中污染和 結(jié)渣的風(fēng)險(xiǎn),因此烘焙溫度不宜太高。同時(shí),研究 人員發(fā)現(xiàn)并證明,生物質(zhì)中的 O–H 基團(tuán)的裂解和 不飽和非極性物質(zhì)的生成抑制了氫鍵的形成和水分 的吸收 [15],因而烘焙 FWC 固體產(chǎn)物疏水性增強(qiáng), 難以腐敗、變質(zhì),便于作為燃料的運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

表 3 烘焙 FWC 固體產(chǎn)物的元素和工業(yè)分析 從表 3 可知,烘焙對(duì) FWC 中的元素含量有明 顯的影響,溫度越高影響越顯著。經(jīng)烘焙后,固 體產(chǎn)物的 C 含量由于水分和輕質(zhì)有機(jī)揮發(fā)分的揮 發(fā) [16] 呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì),T300 時(shí)達(dá)到 大為 55.32 %,而當(dāng)烘焙溫度逐漸升高,熱解反應(yīng) 逐漸增強(qiáng)(此溫度范圍內(nèi),烘焙反應(yīng)向熱解反應(yīng)轉(zhuǎn) 變),烴類(lèi)物質(zhì)生成量增加使得固體產(chǎn)物中 C 含量 減少。在烘焙過(guò)程中,F(xiàn)WC 原樣發(fā)生含氧官能團(tuán) 分解以及脫羧基和脫基反應(yīng) [17 ~ 19],生成 H2O、 CO 和 CO2 以及烴類(lèi)(如)和含氧焦油等,使 得烘焙 FWC 固體產(chǎn)物中 H 和 O 含量隨著烘焙溫度 的升高而逐漸減小,從 T250 到 T300,烘焙 FWC 固體產(chǎn)物中的 O 含量快速減小。因此,烘焙可通過(guò) 降低產(chǎn)物中 O 含量,提高烘焙 FWC 固體產(chǎn)物的能 量密度,增加 C 含量,提升了 FWC 的燃料品質(zhì), 達(dá)到能源化處理的目的。烘焙溫度升高,固體產(chǎn)物 中 N 和 S 含量均呈現(xiàn)減小趨勢(shì),其中 S 含量變化較 大,從 T250 的 0.61 % 減少到 T450 的 0.18 %。烘 焙使得 FWC 中的 S 和 N 含量減小,可有效降低燃 燒過(guò)程中的 SOx 和 NOx 排放的可能性,實(shí)現(xiàn) FWC 無(wú)害化處理。

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燃料特性可用 O/C 和 H/C 摩爾比率進(jìn)行評(píng)估, 圖 2 為未烘焙 FWC 原樣和不同烘焙溫度下烘焙 FWC 固體產(chǎn)物中的 O/C 和 H/C 摩爾比率。燃料中 較低的 O/C 和 H/C 摩爾比率,可抑制燃燒過(guò)程中 水蒸汽和煙霧的生成量,減少熱力學(xué)能量損失,提 升燃燒效率 [18]。隨著烘焙溫度的升高,F(xiàn)WC 固體產(chǎn)物中 O/C 和 H/C 的摩爾比率逐漸減少。烘焙 溫度低于 300 ℃時(shí),O/C 和 H/C 的摩爾比率急劇下 降,而當(dāng)烘焙溫度高于 300 ℃后,C 含量開(kāi)始減少, O/C 的摩爾比率下降緩慢,但在 T450 時(shí)有所增 大,而 H/C 的摩爾比率仍持續(xù)下降。烘焙溫度高于 300 ℃,O/C 和 H/C 的摩爾比率較低,燃燒過(guò)程中水 蒸氣和煙氣生成量低,熱力學(xué)能量損失減少,燃燒 效率提高,因此烘焙可明顯改善 FWC 的燃料特性

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