煤炭学报

作者：薛俊杰, 徐嘉龙, 马中青, 张志霄, 胡艳军, 王树荣,

关键词：玉米秸秆, 烘焙预处理, 气化, 可燃气, 生物质,

我国生物质资源丰富，是一种清洁可再生的原料，通过生物质气化技术将其转化为可燃气，用于替代燃煤和天然气供热或发电，对我国实现“碳达峰”和“碳中和”的“双碳”目标具有重要意义。然而，生物质原料存在含水率高、含氧量高及热值低等缺点，导致气化可燃气存在热值低和焦油含量高的缺陷，使得利用农林废弃生物质“变废为宝”面临较大挑战。选取玉米秸秆为原料，首先采用程序控温管式炉对其进行烘焙预处理，并用元素分析、工业分析、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、热重分析仪等仪器对其基本物理化学特性进行分析；其次，采用自制的小型固定床气化炉装置，研究烘焙预处理温度对玉米秸秆气化可燃气、炭和焦油产物产率和特性的影响。研究结果表明，随着烘焙温度的升高，玉米秸秆的O质量分数及挥发分明显降低，C质量分数与固定碳显著增加，使得热值从17.26 MJ/kg增加至25.50 MJ/kg；烘焙温度对气化产物的质量产率和特性也有显著的影响。随着烘焙温度的升高，可燃气的质量产率逐渐下降，H2的体积分数从13.85%大幅增加到22.56%，可燃气的低位热值在烘焙温度为220 ºC时达到最高值，为9.36 MJ/Nm3。较高的烘焙温度导致气化残炭的质量产率上升，并且气化残炭中的C 元素与固定碳增加，而挥发分与灰分减少，热值从22.74 MJ/kg增加至24.52 MJ/kg。较高的烘焙温度使得焦油的质量产率从21.07%大幅下降至12.67%，焦油组分主要由芳烃类、酚类及脂肪烃类组分构成，其中芳烃类物质与酚类物质的质量分数较高，随烘焙温度升高，芳烃类物质的质量分数先增加后减少，而酚类物质质量分数先减少后增加，其他脂肪烃物质质量分数变化规律不明显。因此，烘焙预处理可显著改善玉米秸秆的品质，进而提升气化可燃气的热值，降低焦油含量。

来源：2023年第6期

《煤炭学报》期刊编辑部

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