2016燃燒學(xué)年會集文獻(xiàn)

學(xué)術(shù)會 1，春2，3，4（煤燃燒國家(華技大學(xué))，省市 摘要本文選取大米（熟）和白菜葉為廚余代表，測定二者的基本物性參數(shù)和化學(xué)成分，采用水平 于白菜。大米烘焙溫度達(dá)到270℃以后，焦樣熱解特性與原樣差別較大，焦樣的熱解活化能、指前因子明顯減小。白菜烘焙焦樣的熱解特性與原樣均有明顯差異，半纖維素/果膠熱解峰，二次裂解峰增大，隨EffectsoftorrefactiononthesolidfuelqualitiespyrolysispropertiesoftypicalkitchenSONGShuang1,HUANGJingchun2,QIAOYu3,XUMinghou(StateKeyLaboratoryofCoalCombustion,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Whhan430074,Cookedriceand cabbageleaves,astherepresentativeofkitchenwaste,werecharacterizedandtorrefiedinhorizontaltubefurnaceat240/270/300℃.Anon-isothermalthermogravimetricmethodwasadoptedtoinvestigatethepyrolysisproperties.TheresultsshowthattheenergydensityandhighheatvalueofcharswereimprovedsignificantlyandtheratesofH/CandO/Cdecreasedaftertorrefaction.Judgingbyenergyfield,theeffectofricetorrefactionwasbetterthanthatofthe cabbageatthehighertemperature.Whenthetorrefactiontemperaturegotto270℃and300℃,ricecharsshoweddistinctivepropertiesfromrawsamplesandthepyrolysisactivationenergyandthepre-exponentialfactorofcharsweresmallerthanrawsamples’.Astorrefactiontemperatureincreased,thereweregreaterdifferencesbetweenpyrolysispropertiesof cabbageanditschars,andtheactivationenergyrosefirstlyandthenfell.kitchenwaste;torrefaction;pyrolysis;pyrolytic隨著近幾年來進(jìn)程的飛快發(fā)展，城市生活的產(chǎn)量不斷增長。2015年《中國城市生活管理狀況評估》，年清運(yùn)量從1979年的2508萬噸增至2012年的17081萬噸。生活中產(chǎn)生的有害物質(zhì)對環(huán)境、水源和土質(zhì)造成木竹等，其中廚余是最主要的組分，占在36%至73.7%之間[1-2]?；痦椖浚簢易匀豢茖W(xué)基金資助項目（有效提高生物質(zhì)的能量密度，降低O/C值，減少和儲藏成本[12]。LiuShuai[13]選取廚余中熱干面為對象，研究熱干面在烘焙過程中鈉的轉(zhuǎn)換與釋放。JeebanPoudel[14]選廚余中主要成分為淀粉、油脂類以及果蔬類，由于廚余中的脂類分解溫度在的大米（熟）和白菜葉作為代表物。對樣品進(jìn)行烘干、，篩分粒徑小于150μm樣1g樣品分別在、、℃三個溫度點在固定床臺架管式爐中進(jìn)行烘焙實算、成分分析詳見表1。其中熱值為(1)(2)計算結(jié)果的平均值[15]。HHV11.87C2144C2802H63.8CH129N HHV25.22C2319C1647H38.6CH133N 1Table1Basicpropertyparametersofrice 元素分析（dbwt 工業(yè)分析（dbwt 2Table2Majorconstituentsofrice 19.275.56.718.74.95.423.10.314.30.92.3

29.5

脂 0.1烘焙產(chǎn)物名方法如下：RI代表大米，CAB代表白菜，用RI-X、CAB-X代表烘焙產(chǎn)物，其中X代表烘焙溫度。例如RI-240代表大米在240℃烘焙溫度下的焦樣。VarioEL-2元素分析儀進(jìn)行元素分析、FOSSKjeltec840全自動凱式定氮儀測定蛋白100℃升溫至800℃，工作氣氛氮?dú)?00mL/min。TGDTG1，從圖中可以將二者熱解分為三個階段，如表3。1直鏈淀粉、支鏈淀粉熱解TG/DTGFig.1TG/DTGcurvesduringpyrolysisofamyloseand274、298℃。直鏈和支鏈淀粉在第三階段是殘余焦炭緩慢3Table3Temperaturesectionpartitionsduringpyrolysisofamyloseand溫度區(qū)間4Table4Basicpropertyparametersofrawsamplesandtorrefied元素分析（dbwt 工業(yè)分析（dbwt VA

烘焙處理前后的大米、白菜樣品的工業(yè)分析、元素分析、熱值計算結(jié)果如表4。從0.46倍，0.34倍。由于白菜中灰分含量較高，隨著烘焙溫度的增加，產(chǎn)物灰分含量也顯著提高了，CAB-30022.3%。從元素分析的數(shù)漸減少，RI-300、CAB-300的C50.11，21.79，O元素與原46.38，60.48。這主要是由于大米和白菜中的淀粉和纖維、果膠組分在240℃下會脫羥基形成H2O，隨著烘焙溫度升高，會進(jìn)一步發(fā)生脫羧基、羰基官能團(tuán)，形成CO2、CO和較多的含氧焦油[23]。結(jié)果表明烘焙顯著增加了大米、白菜的能量密度。H/C原子比變化圖。從圖中可以得到大米在240O/C、H/C變H/C變化幅度較白菜大。在經(jīng)過300℃烘焙后，烘焙焦樣的特性接近褐煤[24]，說明烘MM

Mproduct

值，下標(biāo)product、feed分別代表烘焙固體產(chǎn)物和原樣。Fig2AtomicO/C、H/Cratioofrawsamplesandtorrefied3RI-24093.76%3230℃左成分纖維素、蛋白質(zhì)的分解溫度較高，木質(zhì)素分解緩慢[22,25]，所以造成了在 Fig.3Massfieldandenergyfieldoftorrefiedchars(a)rice 2.0、15.0、22.54.9、6.2、10.1。RI-主要包括三個階段，如表5。是白菜灰分較多為14.3%，后期灰分分解等導(dǎo)致DTG曲線呈波動狀。4大米原樣及烘焙焦樣熱解TG/DTGFig.4TG/DTGcurvesduringpyrolysisofriceanditstorrefied5白菜原樣及烘焙焦樣熱解TG/DTGFig.5TG/DTGcurvesduringpyrolysis cabbageanditstorrefiedRI-240的熱解特性與原樣差別不大，TGDTG曲線基本吻合，RI-270、RI-300的熱RI-270300℃烘焙后，在較低溫度下可揮發(fā)的300℃之后才有較為明顯的失重。大米RI-240304℃、307℃，RI-270、RI-300熱解過程最293℃，378℃。RI-270、RI-300在熱解主要255℃半纖維素/果膠峰、308℃纖維素/蛋白質(zhì)峰、408℃裂解產(chǎn)物二次裂解峰，其中纖維素/蛋白質(zhì)失重峰最大。3個烘焙焦樣均出現(xiàn)了半纖維素/果膠峰，二次裂解峰增大的現(xiàn)象。CAB-240的最大失重峰反應(yīng)速率大于白菜原樣，其他烘焙焦樣反應(yīng)5Table3Temperaturesectionpartitionsduringpyrolysisofrawsamplesandtorrefied溫度區(qū)間（ AeRTf(

dT，將β帶 d AeRTf( dt ln[F()]ln(AR)

1(1

nT6樣 1樣 112333141 4 5253（RIRI-240在熱解主要階段的活化能接近，但RI-270、RI-300的活化能、指前因子明顯減應(yīng)。RI-270、RI-300RIRI-240，因為經(jīng)過較高溫烘焙后淀粉發(fā)生分解，RI-270在熱解主要階RI-270具有更小的分解溫度，較其他樣品提前分解，段。烘焙溫度達(dá)到270℃以后大米焦樣熱解特性才與原樣有差別較大，270℃烘焙焦樣熱解起始溫度明顯提前，270、300℃烘焙焦樣熱解過程最大熱解速率明顯焦樣熱解開始溫度與原樣相比均有較大升高。3個烘焙焦樣均出現(xiàn)了半纖維素/果270℃以后大米烘焙焦樣熱解活化能減小，更易發(fā)生熱解反應(yīng)但是[1]Cheng,H.,Hu,Y.Municipalsolidwaste(MSW)asarenewablesourceofenergy:Currentandfuturepractices [J].BioresourceTechnology.2010,101(11):3814--3824.[2],,.城市生活典型組分的熱解特性研究[J].工業(yè)爐,2013,34(6):39--41.CHENGuoyan,ZENGJijin,YANGQingchangStudyonpyrolysischaracteristicsoftypicalcomponentofmunicipalsolidwaste[J].IndustryFurnace,2012,34（6）：39-45.[3],沈東升,.廚余的特性及處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].科技通報,2011,27(1):130--XUDong，SHENDongsheng，F(xiàn)ENGHuajun．Discussiononcharacteristicsofandresourcerecyclingtechnologyoffoodresidue．BulletinofScienceandTechnology,2011,27(1):130-135QunhuiWang,HongzhiMaa,WenlongXu.Ethanolproductionfromkitchengarbageusingresponsesurfacemethodology[J].BiochemicalEngineeringJournal,2008,39(3):604--610.PhamTPT,KaushikR,ParshettiGK,etal.Foodwaste-to-energyconversion:Currentstatusandfuturedirections[J].WasteManagement,2015,38:399--408.LaiCM,KeGR,ChungMY.PotentialofFoodWastesforPowerGenerationandEnergyConservationin[J].RenewEnergy.2009,49:1913--1915.Ahmed,I.,Gupta,A.Pyrolysisandgasificationoffoodwaste:syngascharacteristicsandchargasificationkinetics[J].AppliedEnergy,2010,87(1):101--108.,,ZHANGLongsheng,LIUTuo.StatusandCountermeasureofBiodieselProducedwithFoodResidue[J].EnvironmentalSanitationEngineering,2009,17(6):50--54. KarmeeSK.Liquidbiofuelsfromfoodwaste:currenttrends,prospectandlimitation[J].RenewSustainEnergyRev.2016,53:945--53.HeoHS,KimSG,JeongKEetal.Catalyticupgradingofoilfractionsseparatedfromfoodwaste薛旭方,于晗,洪楠,等.餐飲主要成分的熱解動力學(xué)研究[J].環(huán)境工程學(xué)報,2010,4(10):2349--2354XUEXufang,YUHan,HONGNanKineticstudyonpyrolysisofprincipalcomponentsoffoodJournalofEnvironmentalEngineering,2010,4(10):2349--2354．BatesHB,GhoniemAF.Biomasstorrefaction:modelingofvolatileandsolidproductevolutionkinetics[J].Bioresourcetechnology,2012,124:460--469.LiuS,QiaoY,LuZ,etal.ReleaseandTransformationofSodiuminKitchenWasteduringTorrefaction[J].Energy&Fuels,2014,28(3):1911--1917.FriedlAetal.Predictionofheatingvaluesofbiomassfuelfromelementalcomposition[J]. Chem,2005,, :,LIUShuchai.Pulpandpaperysisanddetection[M].ChemicalIndustryPress,李一博.水稻粒形、粒重GS5及堊白Chalk5的克隆與功能研究[D].:華中,2011LIYibo.CloningandfunctionalysisofamajorQTL,GS5forgrainszie/weightandChalk5forchalkinessrateinrice[D].Wuhan:HuazhongAgriculturalUniversity,2011.AburtoJ,MoranM,GalanoA,Torres-GarciaE.Non-isothermalpyrolysisofpectin:athermochemicalandkineticapproach[J].ApplPyrolysis,2015,112:94--104.XINShanzhi,YANGHai,MITie.Researchonthecharacteristicsofxylanandpectinpyrolysisliquefaction[J].ActaEnergiaeSolarisSinica.2015,36(8):1939--1946.].WEN ponentkineticmodelingonbiomasspyrolysis[D].Zhejian:ZhejianGómez--RicoMF,FontR,FullanaA,Martín-GullónI.Thermogravimetricstudyofdifferentsewagesludgesandtheirrelationshipwiththenitrogencontent[J]. ApplPyrol,2005;74:421--8.Marcilla,A.,Gómez-Siurana,A.,Gomis,C.,Chá