水热处理过程中棉杆三组分衍变对其成型燃料物理性能的影响
刘思梦1
郎森1
张守玉1
曹忠耀2
杨济凡1
周义1
胡南3
吴玉新4
1.上海理工大学 能源与动力工程学院,上海 2000932.茅台学院,贵州 仁怀 5645073.长春工程学院,吉林 长春 1300124.清华大学 能源与动力工程系,北京 100084
摘要：作为一种典型的生物质废弃物,棉杆经水热处理后热压成型可有效解决其结构松散、热值低和能量密度低等问题.以新疆棉杆为研究对象,使用高压反应釜完成180～280℃水热处理实验后制备成型颗粒,利用电子万能材料试验机与扫描电镜仪等手段分析了不同水热处理温度下棉杆成型颗粒的物理性能,使用傅里叶红外分析仪、X-射线衍射仪等手段分析了棉杆中主要化学组分(纤维素、半纤维素与木质素)的衍变,探究了生物质三组分衍变行为对其成型颗粒物理性能的影响规律,确定了影响棉杆成型性能的关键作用组分.结果表明:随着水热处理温度的升高,棉杆成型颗粒的抗压强度和表观密度均呈先上升后下降的趋势,并在 230℃水热处理时达到最大值(抗压强度 9.3 MPa,表观密度 1 478.46 kg/m3);在水热处理过程中,半纤维素于 200℃前几乎完全分解,无定形纤维素和结晶纤维素分别在 230℃及 280℃前分解完毕,而木质素则是在 280℃下水热后棉杆中存在的主要组分;结晶纤维素在棉杆成型颗粒中起到骨架支撑作用,是保证棉杆成型颗粒机械强度至关重要的组分,而木质素在棉杆成型过程中主要起黏结剂作用,且有利于增加棉杆颗粒间的结合程度.
关键词：棉杆水热处理成型化学组分物理性能
分类号：TK62(生物能及其利用)TQ536(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：国家自然科学基金(51761125011)吉林省自然科学基金资助项目(YDZJ202101ZYTS180)
论文发表日期：2023-06-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 2410-2418 )
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