高压CO2水热处理对香蕉假茎理化性质和燃烧特性影响

Physicochemical and combustion characteristics of hydrochar from banana pseudo-stem by high pressure CO2 hydrothermal treatment

罗达; 江锋浩; 陈黎; 胡顺轩; 李俊国; 吴昌宁; 刘科

2023

10.13225/j.cnki.jccs.BE23.0438

煤炭学报   影响因子和分区

0253-9993

香蕉假茎废弃量大,但由于其含水量高、富含碱金属及碱土金属、能量密度低等问题,限制了燃料化利用,而高压CO2 水热处理为非蒸发湿法转化处理工艺,可高效的脱水、脱碱,并提高热值.利用电子扫描显微镜(SEM)、气体吸附分析仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)等表征手段,考察了高压CO2 水热处理对香蕉假茎理化性质及燃烧特性的影响.研究表明,随水热温度升高,固体产率降低,其高位热值增加,且最大可增至 25.76 MJ/kg.随水热温度升高,样品层间三维结构被破坏形成片状结构,随刻蚀程度的进一步加剧,进而形成新的三维网状结构.因此,样品比表面积呈现先增加,后减小,随后升高.而表观形貌复杂程度加剧,孔隙结构发达,使得样品的燃烧性能改善.与此同时,水热温度在120～200℃时,由于易燃的半纤维素与非晶纤维素解聚成小分子,直至完全消失,样品着火温度增加,综合燃烧特性指数增加.当水热温度在200～280℃时,纤维素Ⅰ开始分解并转化为热稳定性更高的纤维素II,进而样品着火温度降低,综合燃烧特性指数降低.此外,随着水热温度升高,木质素的含量增加,燃尽温度升高.利用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法燃烧动力学分析,除 280℃水热样品,其余样品的平均活化能均高于原样.综合比较能量回收率及燃烧性能,经过 240℃的高压CO2 水热处理后获得的水热焦其综合理化性能最优.

理化性质 燃烧特性 香蕉假茎 高压CO2水热处理 水热温度

EI

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其他

2016ZT06N532:广东省引进创新创业团队资助项目 ; OR2206015:贵州省-南方科技大学双碳合作项目 ; Y01422304:右力生态-南科大创新创业学院联合实验室资助项目

20233814763116

Activation energy ; Alkali metals ; Alkaline earth metals ; Calorific value ; Cellulose ; Coal combustion ; Fruits ; Ignition ; Physicochemical properties

Fuel Combustion and Flame Research:521 ; Fuel Combustion:521.1 ; Solid Fuels:524 ; Alkali Metals:549.1 ; Alkaline Earth Metals:549.2 ; Physical Chemistry:801.4 ; Inorganic Compounds:804.2 ; Cellulose, Lignin and Derivatives:811.3 ; Organic Polymers:815.1.1 ; Agricultural Products:821.4

WanFang

mtxb202306012

1.南方科技大学 创新创业学院,广东 深圳 518055
2.南方科技大学 化学系,广东 深圳 518055
3.南方科技大学 前沿与交叉科学研究院,广东 深圳 518055

罗达,江锋浩,陈黎,等. 高压CO2水热处理对香蕉假茎理化性质和燃烧特性影响[J]. 煤炭学报,2023,48(6):2369-2377.

罗达.,江锋浩.,陈黎.,胡顺轩.,李俊国.,...&刘科.(2023).高压CO2水热处理对香蕉假茎理化性质和燃烧特性影响.煤炭学报,48(6),2369-2377.

罗达,et al."高压CO2水热处理对香蕉假茎理化性质和燃烧特性影响".煤炭学报 48.6(2023):2369-2377.