煙草廢棄物水洗-氧化性烘焙預(yù)處理及燃燒特性研究.pdf

1、煙草廢棄物是煙草種植和加工過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，其作為木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的一種，具有水分含量高、含氧量高、熱值和能量密度低等特點；除此之外，煙草廢棄物與其他生物質(zhì)相比，鉀、氯、硫和灰分含量高，不利于作為燃料使用。水洗-烘焙兩級預(yù)處理技術(shù)是一項針對高灰分生物質(zhì)的預(yù)處理技術(shù)，可以一定程度上解決其作為燃料使用時的缺點，但是目前還缺乏不同烘焙氣氛和處理步驟順序?qū)τ趦杉夘A(yù)處理過程的影響，并且缺乏煙草廢棄物（氧化性）烘焙特性的研究。
　　本文

2、首先對于煙草廢棄物在氧化性氣氛下的烘焙特性進行了研究，發(fā)現(xiàn)烘焙氣氛中的CO2對于烘焙特性影響有限，而當(dāng)烘焙溫度高于250°C時，O2對于烘焙特性如三態(tài)產(chǎn)率、熱值、能量提升系數(shù)和能量產(chǎn)率有顯著影響。研究結(jié)果同時表明煙草廢棄物可以在低氧濃度（<10％）烘焙氣氛中進行烘焙，推薦的氧化性烘焙條件為5%O2、250°C。烘焙預(yù)處理可以有效降低樣品中的O元素含量，提升C元素含量增加，使烘焙樣O/C和H/C摩爾比接近于褐煤。烘焙過程中纖維素和半纖維分

3、解，發(fā)生脫水、脫氫和脫氧反應(yīng)，使烘焙樣中含氧官能團減少，當(dāng)烘焙氣氛中含有O2時，烘焙樣中脂肪族化合物的-CH2-官能團減少。
　　本文隨后對比了煙草廢棄物原樣和水洗樣烘焙特性的差別，實驗結(jié)果表明煙草廢棄物水洗樣在相同烘焙條件（相同溫度、時間和氧氣濃度）下處理后總是擁有更高的熱值和能量提升系數(shù)。造成煙草廢棄物原樣和水洗樣烘焙特性出現(xiàn)差別的原因是水洗過程中脫除了部分有機物和無機鹽，而無機鹽對于氧化性烘焙中的氧化反應(yīng)具有抑制作用。對比水

4、洗-烘焙和烘焙-水洗兩種預(yù)處理方法，烘焙-水洗預(yù)處理所得樣品熱值更低、灰分更高，因此水洗-烘焙預(yù)處理方式更適合用于提質(zhì)煙草廢棄物。
　　本文最后研究了預(yù)處理對于煙草廢棄物燃燒特性和燃燒過程中活化能的影響。實驗結(jié)果表明烘焙預(yù)處理使燃燒過程DTG曲線中揮發(fā)份燃燒峰下降，而固定碳燃燒峰上升。烘焙氣氛中的O2只有在較高烘焙溫度時（>250°C）才會對烘焙樣燃燒特性有顯著影響，并且可以改善其燃盡特性。水洗處理可以使煙草廢棄物原樣和烘焙樣著火

5、特性得到改善，而烘焙樣水洗后燃盡特性的變化情況是與原樣的烘焙條件相關(guān)的：在劇烈的烘焙條件下所得樣品經(jīng)水洗處理后燃盡特性得到改善。從著火和燃盡特性方面對比三種預(yù)處理方法，由好至差大致為：水洗-烘焙、烘焙-水洗、烘焙（著火）；烘焙-水洗、烘焙、水洗-烘焙（燃盡）。本文還通過兩種等轉(zhuǎn)化率法獲得燃燒過程的活化能E值。煙草廢棄物原樣燃燒過程中在氧化性熱解階段活化能基本不變，而在固定碳燃燒階段中出現(xiàn)活化能的峰值。水洗預(yù)處理使樣品在氧化性熱解階段活化