關鍵詞：木屑；致密成型顆粒燃料：差熱分析
生物質能作為一種可再生能源越來越受到人們的重視，世界各國都在投人大量的人力、物力開發利用生物質能源。我國作為一個農業大國，農作物資源豐富。有效利用農作物秸稈、林業廢棄物等生物質能源，是我國解決農村和城鎮生活用能問題的重要途徑之一，同時還會帶來良好的經濟、環境和社會效益。生物質致密成型燃燒利用，作為一種有效利用生物質能的方式，正逐漸被人們接受。本文提出了木屑生物質致密成型顆粒燃料的差熱分析，對其燃燒機理進行研究，為生物質致密成型顆粒燃料高效燃燒利用打下基礎。
1、試驗儀器所用試驗儀器為北京恒久科學儀器廠生產的微機差熱天平，HCT-2B型。主要技術指標如下：溫度范圍：室溫~ 4500C，調溫速度：0.315℃/min~ 640℃/min，差熱量程：±10、±25、±50、±100、±250、±500、±1000uv，熱重量程：1、2、5、10、20、50、100、200mg，微分量程：2、5、10、20、50mv/min，坩堝容積：0.06mL，天平主機真空度：2.5×10-2Pa。
2、試驗材料和試驗條件
首先把木屑生物質致密成型顆粒燃料分成小塊，其次用微型秸稈粉碎機把小塊的成型顆粒燃料粉碎，再次用分樣篩把木屑粉分成18目（直徑1mm）、60目（直徑0.25mm）和120目（直徑0.125mm）．每個試驗因素分別在三種不同的升溫速率的試驗水平下試驗，分別為10、20和400C /min。試驗溫度為室溫～650℃，試驗氣氛為靜態的空氣中，側重量程為20mg，微分量程為5mv/min，差熱量程±100uv，標準物為氧化鋁坩堝，容積為0.06ml，每次加裝生物質燃料約15mg。每個試驗水平至少進行兩次試驗，取試驗效果最好的一種進行分析。
3、木屑致密成型顆粒燃料試驗結果與分析
在對木屑致密成型顆粒燃料進行差熱分析時，溫度范圍是室溫至900℃，目的是為了使其燃燒反應更充分。試驗結果分析如下。
3.1燃料不同細度，對差熱過程影響
木屑致密成型顆粒燃料在升溫速率為40k/min時，不同細度的差熱曲線比較，曲線的總體變化趨勢是一致的。DTA曲線18目與60目的相比波形左移，從原理上分析波形應該右移。出現這種相反情況的原因，主要由于18目對應得起始溫度較高引起的，從TE曲線可以看出。DTA曲線120目與60目相比波形左移，主要是細度大，揮發分析出燃燒速度快。升溫速率為10k/min和20k/min時，也有類似波峰左移現象。
3.2不同升溫速率，對差熱過程影響
木屑致密成型顆粒燃料在細度為120目時，不同升溫速率的曲線關系比較。DTA曲線隨著升溫速率的提高，曲線波峰變窄變尖，峰值變大，其揮發分燃燒和焦炭燃燒的過渡越來越平緩。
4木屑生物質致密成型顆粒燃料差熱曲線特征值分析
試驗借助恒久熱分析系統，可以得到，木屑致密成型顆粒燃料在不同試驗水平和試驗條件下的特征值，見表1。
TG特征值分析：相同燃料細度時，TG曲線外推起始點溫度T。和拐點溫度TL，隨升溫速率的升高而升高。相同升溫速率下不同細度燃料的失重率的平均值，隨升溫速率的增加而減小。升溫速率為10k/min和40k/min時，細度為120目的木屑燃料失重百分比最大，而升溫速率為20k/min時，細度為18目的木屑燃料失重百分比最大。
DTG特征值分析：相同細度的燃料，其最大失重速率dtg隨升溫速率增大而增加，失重速率最大時對應溫度T。也隨之增加。相同升溫速率下，最大失重速率由于燃料細度變化引起的極差，隨升溫速率的增加而增加。說明升溫速率越高，燃料細度的變化對最大失重率的影響越明顯。
DTA特征值：相同燃料細度時，外推起始點溫度隨升溫速率的增加而減小。在相同升溫速率下，DTA特征溫度由于燃料細度變化引起的溫度極差，隨升溫速率的增加而減小。DTA曲線的外推終止點溫度，隨升溫速率的增加而增加。
5木屑生物質致密成型顆粒燃料燃燒機理動力學參數
根據生物質致密成型顆粒燃料的差熱曲線，并借助相關分析軟件可以方便的獲得其燃燒反應的動力學參數，它可以定性定量的研究生物質致密成型顆粒燃料燃燒反應進行的速率及其影響因素。本研究是建立在TG曲線上第二階段的動力學方程，第二階段是揮發分析出燃燒區，生物質致密成型顆粒燃料揮發分的析出燃燒過程主要受化學動力學控制，屬于一級反應(n=1)，即燃燒過程也屬于一級反應，反應級數n=1。利用這些數據并借助Excel進行一元線性回歸分析，使試驗數據與所求直線的均方差最小，從而可以求出反應的活化能E和頻率因子A。該燃料在不同試驗條件下的最終試驗分析結果，如表2所示。
該燃料在不同試驗條件下，利用差熱試驗數據，并借助差熱分析系統、henven和Excel進行一元線性回歸分析得出擬合曲線圖如圖3。
6、結論
6.1木屑生物質致密成型顆粒燃料的差熱分析過程大致可以分為三個階段，但每段的特征值，會因為試樣的不同及試驗條件的不同而不同。第一階段主要發生的燃料吸熱失水反應，大致發生在25～200℃之間；第二階段主要是揮發分的析出和燃燒反應，大致發生在200～380℃之間，最大失重率溫度在300℃左右；第三階段主要是固定碳的燃燒反應，結束于550℃左右。這三個階段之間的界線有交叉現象。
6.2升溫速率和樣品細度的變化對木屑致密成型顆粒燃料的活化能有一定影響。木屑致密成型顆粒燃料的活化能所升溫速率的增加而減少。燃料細度隊活化能的影響，規律性不明顯，有增有減。
6.3升溫速率和樣品細度變化對木屑生物質致密成型顆粒燃料的最大燃燒速率有一定影響。木屑生物質致密成型顆粒燃料的最大燃燒速度，隨升溫速率的增加而成倍增加，增加顯著。樣品細度的增加也會使最大燃燒速率增加，但影響不顯著，增幅很小，細度增加一倍，最大燃燒速率約增加0.1mg/min。
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