全文总字数：633字

1. 研究目的与意义

探索研究生物质与煤共热解过程中二者的相互影响，研究不同影响因素对生物质与煤共热解过程的影响。生物质与煤共热解是其焦化、气化、液化和燃烧的必经阶段，同时是硫、氮污染物形成的重要阶段，所以研究生物质与煤共热解对煤的清洁燃烧和脱硫脱氮技术有着重要意义。也是生物质大规模利用的一种可行方案。

2. 国内外研究现状分析

国内外很多学者对生物质和煤的分别热解做了大量的研究，但对生物质和煤的共热解还研究的不够透彻，至今还没得出一致性的结论。有的专家认为生物质和煤在热解过程中有一定的协同作用，有的认为生物质和煤没有协同作用。通过阅读大量国内外关于生物质与煤共热解的文献了解到：Nikkhah等在小型反应器中进行了若干种生物质与煤共热解实验，发现相比于生物质或煤的单一热解，在共热解过程中气体产率、碳氢含量和热值都有所增加，说明生物质与煤的共热解过程存在协同反应。周学仕等用5种高硫强粘结性煤与2种生物质在回转炉内共热解,结果表明，生物质可阻止强粘结性煤热解过程中颗粒之间的粘结，得到粒状焦炭，热解生成较多的H2，有利于煤中硫和氮的脱除。热解脱硫和脱氮率随着温度的升高、煤粒度的减小和煤化程度的降低而增大。王鹏等研究了大雁煤、木屑和两者混合物三个样品的热解特性，木屑与大雁煤热解特性相比，热解产物产率随温度变化特性形似，但热解的起始温度和热解温度区间有一定差别。两者混合物共热解时出现了协同作用,结果是半焦产率降低，焦油和气产率增加，热解气组成中H2和CH4降低，CO和CO2增加。武宏香等利用热重分析仪对稻秆、麦秆、木屑和煤单独及混合热解特性进行了研究，通过对不同混合比例热解与单独热解对比表明，混合热解中不同生物质起始热解温度、生物质挥发分最大析出温度、煤挥发分最大析出温度随着煤混合比例的变化呈规律性变化。对混合热解实验数据与单独热解参数按混合比例后特性参数分析表明，混合热解导致固体产物产率提高。实验通过对稻秆两种方式的脱灰及脱挥发分处理后混合热解分析，脱挥发分稻秆与脱灰分稻秆对煤的热解都起到了促进作用，证明了生物质中的碱/碱土金属能促进煤在较低温度下热解，硅元素对热解速率起抑制作用。推测生物质与褐煤的共热解中存在协同作用。朱孔远等利用热重分析仪和傅里叶红外光谱仪对煤与木屑混合物在惰性气氛中进行了共热解研究,考察煤阶及煤与生物质掺混比例对热解过程的影响.结果表明，煤与木屑共热解特性并不是单独煤和单独木屑热解特性的简单叠加;高阶煤与生物质共热解更有利于协同反应的发生。通过对红外吸收光谱的分析发现，木屑与不同煤化程度煤共热解析出气体的成分和含量也不同，说明煤阶对煤与生物质共热解的气态产物有明显影响，也从侧面揭示了混合物热解过程中煤与木屑之间发生了相互作用。郭凯等利用综合热分析仪，对煤(烟煤、无烟煤)与稻桔秆按不同比例混合及各自单独热解反应进行了热解实验。结果表明:生物质与煤的热解过程可简化看作是在较低温度段(400℃以下)热解以生物质为主;在高温段(600一850℃)热解以煤为主。生物质对煤的热解过程有促进作用，随着生物质掺混比例的上升，煤的热解高峰区的温度向低温区移动。但是促进程度随着生物质的量的增加而减小，并且对烟煤的促进作用要比对无烟煤的作用明显。对无烟煤与稻秸秆(质量比3:2)的混合物按升温速率分别为10℃/min和20℃/min的热解过程作了对比实验，得出升温速率加快会造成混合物热解反应所需的温度升高和热解产物余量增加的结论。阎维平等还发现生物质与煤的共热解过程中发生协同反应时,生物质并不是在共热解的全过程中都是促进煤的热解的,生物质掺混比例、组成和特性及灰中矿物质成分对煤热解挥发分析出的影响是同时具有促进和抑制作用的。当掺混比例较小时，生物质提前热解，其催化、CaO和H的影响占主导作用,生物质的提前软化不会对煤热解挥发分的逸出和扩散造成主要影响,向着利于煤热解方向进行,生物质的存在具有一定的促进作用;随着生物质比例增大,大量生物质可能在煤挥发分析出之前黏附、覆盖在煤表面，堵塞煤毛细孔，抑止煤挥发分的逸出和扩散作用转为主导作用，不利于初始煤的挥发分析出。

还有一些学者在研究中并未发现生物质与煤有协同作用：Collot等采用固定床和流化床2种小型反应器，研究了生物质和煤的共热解和共气化，发现无论是在固定床中物料颗粒之间的紧密接触还是流化床中的物料颗粒完全分离，都没有发现任何协同反应的存在。Pan等利用常压热天平研究了多种劣质煤与生物质混合物的热解行为，在110~900℃的范围内,均未发现生物质与煤共热解过程中有任何协同反应发生。Vuthaluru等应用热分析方法，从煤与生物质单独热解时的对应温度角度出发,得出煤与生物质各自处在不同的反应温度区间，两者的混合热解无相互作用。Li等在加压热天平上用非等温热重法进行生物质在N2气氛下的热解和加氢热解研究，其研究结果表明:木屑在400℃左右即完成了热解反应，煤的剧烈热解温度与锯末的相差101~173℃。当煤开始热分解时，生物质已基本上热解完全，生物质中富裕的氢并没能有效地被煤利用。生物质由于与煤的热分解温度相差过大，因而在其共热解过程中无协同作用。尚琳琳等采用热重分析法，对4种典型生物质样品(麦秆、稻秆、木质素、造纸废液颗粒)，将生物质样品与煤分别以1∶9、3∶7、5∶5的与烟煤按不同质量比例掺混的混合物，在相同升温速率下进行热解实验，研究表明，生物质与煤的热解特性差异很大,在生物质与煤共热解时,总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征，共热解的实际微分曲线与按比例折算后曲线基本吻合,即生物质对煤热解无明显影响。Biagini、Mees-ri、马林转、李世光等对生物质与煤的共热解研究也表明,二者没有明显的协同作用。

3. 研究的基本内容与计划

1.研究内容：

以锅炉常用煤种（无烟煤、烟煤）和生物质稻草为原料，对其进行工业分析、元素分析和发热量测定，利用热重-差示（tg-dsc）同步热分析仪对常用煤种及煤与生物质的混合物进行热解实验，通过对热重曲线的分析，研究不同因素（配比、煤种）对热解的影响，探究热解机理，研究生物质与煤共热解过程是否存在协同反应。

2.研究计划：

4. 研究创新点

通过阅读国内外大量文献，发现国内外的学者对生物质与煤共热解的研究不够充分，有的选的煤种偏少，有的配比不充分，有的保持了恒定的升温速率。

这次通过了不同碳化程度的煤种与稻草按不同配比进行共热解做了全方位充分研究，通过实验来验证生物质和煤共热解过程是否发生协同、它们相互间有哪些影响、以及生物质与煤在共热解过程中的最佳配比和煤化程度。