中国南方典型生物质热解及燃烧特性热重分析

华南理工大学学报(自然科学版第41卷第8期Journal of South China University of TechnologyVol 41 No 82013年8月Natural Science Edition)2013文章编号:1000565X(2013)08-0001-08中国南方典型生物质热解及燃烧特性热重分析廖艳芬!曾成才1马晓茜宋景慧2(1.华南理工大学电力学院,广东广州510640;2.广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080)摘要:采用热重分析仪对中国南方典型生物质(桉树皮、桉树叶、桉树枝、秸秆、甘蔗渣、甘蔗叶)进行热解及燃烧实验研究结果表明:相比于木质类材料(桉树皮、桉树叶、桉树枝),草本类材料(秸秆、甘蔗)由于材料组成结构简单,脱挥和着火过程性能较好;但固定碳和残留物的燃尽时间短,而且燃烧失重率只占整体失重的20%左右,燃烧强度在后期大大降低.桉树的3个物料中,组成成分的不同导致燃烧特性有较大的差异.桉树叶易着火,而且由于含有较多的粗蛋白和粗脂肪,其燃烧区间拉长,但燃烧强度较低;桉树枝则在挥发分以及固定碳的燃烧强度上具有优势,说明其在炉内燃烧时具有更妤的稳燃性;桉树皮尽管燃烧持续时间长,但在着火特性以及燃烧强度方面并无优势.甘蔗类燃烧持续时间短,综合燃烧特性好.文中还采用 Coats- Redfern积分法进行动力学拟合推断,获得了各物料的热解和燃烧动力学参数.关键词:生物质;热解;燃烧;动力学特性中图分类号:TK6doi:10.3969/jiss.1000565X.2013.08.001随着能源短缺和二氧化碳排放问题的加剧,生2.6×10°hm2,居世界第三2;糖料甘蔗大面积种植物质作为可再生和洁净能源得到越来越广泛的应于广西、广东、海南、云南,占我国蔗糖产量的95%用,其中以高效直接燃烧发电为代表的生物质发电以上.合理利用这些生物质资源将有效缓解能源技术已经在丹麦、瑞典、芬兰、荷兰以及巴西和印度危机和减少环境污染等国家得到广泛应用.我国生物质资源丰富,根据可考虑到生物质资源的季节性以及南方地区收集再生能源中长期发展规划,到2020年我国生物质发半径的经济性,南方地区生物质燃烧及发电项目采电装机容量将达到3000万千瓦我国南方地区生物用多来源生物质燃料,涉及农业以及林业废弃物由质资源主要以稻杆、甘蔗残留物以及林业残留物为于不同种类生物质的燃烧特性差异较大,进行燃料主据推算,南方地区现有主要农作物秸秆数量占全更换以及混烧时,容易出现燃烧不充分、燃烧工况较国比例为84.48%口;华南热带地区是林木质能源难控制等问题国内外已有不少学者对生物质的燃集中分布区和可利用的优先区域,其中桉树生长迅烧机理做了较为详细的研究,张斌等探讨了木粉速、总生物量大、轮伐期短和高密度等特性,决定了酸水解残渣和木糖渣及其母料的热解特性; Silva其作为生物能源具有显著的优势,目前桉树人工林等对藻类进行了热解、燃烧以及气化特性的研已经遍及南方17省、600多个县市,种植面积约为究;Su等6研究了氮气和氧气气氛下木材的热分解收稿日期:2013-01-16*基金项目:国家“973”计划项目(2011CB201500,2013CB228101);国家自然科学基金资助项目(50906025);华南理工大学能源高效清洁利用广东普通高校重点实验室项目(KLBl004);华南理工大学中本科研业务费专项资金资助项目(2012Z70022中国煤化工作者简介:廖艳芬(1976-),女,教授,博士生导师,主要从事固体废弃物高效低CNMHGscut. edu. cn华南理工大学学报(自然科学版)第41卷过程;Wang等对生物质三大组分的热解过程及其高,对于燃烧装置的除尘以及相关设备将有更高的相互影响进行了分析等要求.一般生物质原料由于硫和氮含量低,具有较好由于生物质燃料具有地域特性,文中选用中国的清洁能源优越性但检测发现桉树叶和甘蔗叶硫南方地区—广东省的典型生物质(秸秆、桉树皮、含量较高而且桉树叶氮含量也高达2.2%,故对燃桉树叶、桉树枝、甘蔗叶以及甘蔗渣)作为原料,进烧后期污染物SO,、NO2的处理有较高的要求行热解和燃烧热重实验研究,分析各生物质燃料的2.1热裂解特性脱挥特性、固定碳燃烧特性,以及燃烧气氛和升温速率等条件对燃料着火特性的影响规律,并采用图1为几种物料热解的TG和DTG曲线从图Coats- Redfern积分法进行动力学拟合推断,获得其中可以看到,各物料热解区间均在473~673K之动力学参数,以期为中国南方地区生物质燃烧发电间除甘蔗叶体现为双峰特性外,其他物料的热解及其优化设计、运行提供基础数据.DTG曲线均为带肩状峰的单峰结构.一般而言,生物质的主要成分—纤维素的热解通常从513~实验材料和方法543K开始,并在633~663K左右处出现最大失重实验采用的生物质材料来自于广东省湛江地率,可见DTG热解的主峰主要体现为纤维素的分解区,分别为秸秆(南方地区典型种植物)、桉树皮、桉过程观察图1(b)可知,所有物料在主失重峰前树叶、桉树枝、甘蔗叶以及甘蔗渣,经粉碎过筛成为373K左右伴随一个侧肩.根据生物质三组分热解规粒径为80目的颗粒,然后在378K下千燥3h,根据律,半纤维素的失重通常从473K开始,并在543美国标准(E0870-82R98Eo1,ASTM)进行样品的工573K时出现最大失重峰”.从图1(b)中侧肩出现业分析;利用元素分析仪测定样品碳、氢、氮、硫含的温度段可以判断其主要体现为半纤维素的热解过量.各燃料的工业分析和元素分析见表1程,由于半纤维素热解温度与纤维素热解温度之间表1生物质的工业和元素分析结果的重叠,导致其热解峰的淹没,演变为一个侧肩.Table 1 Ultimate and proximate analyses of biomass %△-桉树皮种类工业分析结果(质量分数)元素分析结果(质量分数)+桉树叶Har Or Nn-桉树枝秸秆5.6714.1965.8614.2839.975.4133.800.830.13一☆甘蔗渣甘蔗叶桉树皮10.0611.2063.0015.754.465.5728.160.510.04桉树叶9.174.7767.1318.9349.536.3227.712.280.22桉树枝11.193.7968.3516.6746.786.0531.690.440.06甘蔗渣10.372.6372.6014.3946.715.9633.840.430.0640050060070080090010001100甘蔗叶9.624.9170.4415.034.245.7934.750.480.21(a)TG曲线热重试验在德国耐驰STA409PC型同步热分析仪上进行.热解实验用的载气为高纯度氮气,升温速率为20K/min;燃烧实验根据不同升温速率(10、2030K/min)对原料在313~1273K温度范围内进△-桉树皮+桉树叶行程控动态升温,在变气氛(体积比V,:V,为90:10桉树枝80:20、70:3060:40)中进行,流速均为100mL/min秸秆甘蔗渣为减少和避免二次反应对失重特性的影响,采用的←甘蔗叶试样量控制为5~10mg400500600700800900100011002实验结果与讨论(b)DTG曲线从表1中可看出,这些南方生物质材料的挥发图分含量均较高,达到63%以上,表明其具有较好的中国煤化工CNMHG着火特性.相比而言,秸秆和桉树皮的灰分含量较第8期廖艳芬等:中国南方典型生物质热解及燃烧特性热重分析把肩状峰和毗邻失重峰之间的拐点作为分界围基本接近,但不同种类的物料挥发特性差异较大点,可以大致将生物质主要热解温度区间分为半纤木质类材料(桉树皮、桉树叶、桉树枝)相比于草本维素和纤维素两个部分,将该分区以及几种物料的类材料,由于材料致密、组成的分子结构更趋复杂,主要化学成分汇总于表2中.从表中可以得出,以纤其热解温度向高温侧偏移.秸秆整个热解过程均提维素为主的热解失重率均大于半纤维素的热解失重前了约50K,表明其在热化学转化过程中具有更好率,两者比率与各化学成分所占质量比大致接近,表的挥发特性明该分区方法可以定性区分物料中半纤维素和纤维2.2燃烧特性素的热解区间.当然,由于不同化学成分热解区间的如图2所示,6种生物质的热解燃烧过程均可相互重叠,会存在一定的误差分为4个阶段:干燥、挥发分的析出和燃烧、固定碳表2生物质热解温度区间质量失重率以及主要化学成分的燃烧以及残留物的燃尽阶段.Table 2 Temperature range, mass loss of biomass pyrolysis and第阶段为从室温到473K左右的干燥阶段.the main chemical composition of biomass在此区间,TG曲线变化平缓,样品的失重主要为自半纤维纤维木质由水和结合水的蒸发同时由于温度的升高,高分子样品△m△7:Δm2素含素含素含链断裂,有机分子聚合度下降,内部发生了少量解/K%K%量9H量1量9H聚、一些内部重组及“玻璃化转变”过程.几种生物桉树皮473~58812.00588~70540.4815.8046.8034.10质在此阶段的最大脱水速率以及对应的温度是没差桉树叶473-57312.93573-67332.0314.6014.8025别的,说明水在几种生物质上的吸附方式及含量差桉树枝473~59816.81598~69345.6916别不大秸秆473-56314.42563~66330.9531.6038.3011.80第2阶段为主燃烧阶段,发生在473~673K区甘蔗渣473~60524.46605~69347.5924.3449.4922.69间在此区间挥发分析出、燃烧,其失重占了整体失甘蔗叶473-60524.99605-70339.5323.0038.5015.60重的50%以上.热解曲线中出现的侧肩同样可以在1)△71、△T2分别为以半纤维素为主和以纤维素为主的温度区10间;△m1、△m2表示对应阶段的质量失重率Δ-桉树皮桉树叶热解过程呈现明显的“双峰”特性,第2个主要热解区间位于673~873K之间,并在703K一一左右出现最大失重在生物质的3个主要组分中,木质素的峰值通常在633~680K之间出现,取决于木质素的来源以及分离方法.从图中可以看到,桉叶器暴春的第2个热解峰大致符合木质素的研究结果,但峰40050060070080090010001100温偏高.分析桉叶的生物组成,发现除纤维素、半纤a)TG曲线维素以及木质素3种主要成分外,桉叶还平均含有9%的粗蛋白和12.3%的粗脂肪5.蛋白的裂解温度区间为593~723K6,脂肪一次裂解产物主要为甘油三酸酯,其裂解温度区间为673~773K.可一桉树皮见,桉树叶第2热解区间应为木质素粗蛋白和粗脂一目.桉树柱肪热解的综合体现.从图1(a)可以看出,从常温至773K左右的温升过程中,桉树枝和叶试样的热解较完全,残留物质800900很少,而桉树皮试样的残留物则相对较多,反映出皮(b)DTG曲线与枝叶之间的化学组成有一定的差异,主要体现为图2生物质燃烧的TG、DTG曲线(2灰分含量的差异Fig 2 TG and中国煤化工 tion at a h综合而言,同类物料的热解特性和热解温度范ting ratCNMHG华南理工大学学报(自然科学版)第41卷图2(b)DTG曲线中发现,但是由于燃烧过程促进了表3生物质燃料燃烧特性参数挥发分的析出,挥发分析出的主峰以及侧肩位置均 Table3 Combustion characteristic parameters of biomass sam-提前.一般而言,生物质中半纤维素由于其五元环结构所需要的活化能比破坏纤维素和木质素六元环结DTGa/T′T;Th/TmDTG/(d/P/构的低,燃烧过程中,半纤维素首先发生热解、脱挥样品KKKK (K和燃烧纤维素的脱挥燃烧略迟,发生在543-648K区间,这一现象在图2(b)中可明显观测到木质素校树皮4959583610-12.43.2-5.52-4032.60的燃烧温度区间为473~773K8,跨越了整个主峰主峰核树叶4655358369.310.0805.9-5.24-4.32.65范围,因此在主峰中反而被掩盖.桉树枝478568.5823613.6-17.36735.7-6.80-5.094.70第3阶段为固定碳燃烧阶段,温度为673~823K秸秆463532.9753579.5-11.856884-4.21-4.673.43区间.前一阶段的产物在此进一步脱挥和碳化,释放甘蔗渣466552.4813595.9-18.74706.2-8.53-5.105.41出CH4CO2、CO等气体产物气相燃烧反应逐渐完甘蔗叶2)470546.3773573.4-14.03722.1-5.52-5.714.69成,进入到固相燃烧过程中.氧气通过孔隙结构进入1)T为着火温度;Tm、Tn分别为峰1、峰2的温度;DTG1、DTG2材料内部,导致固定碳的燃烧.由于桉树叶中含有的分别为峰、峰2峰值DTG;2)甘蔗叶第1个主峰为“W"形,取峰值高的位置脂肪和蛋白质需要较高的温度才全部裂解,然后燃烧,因此其燃烧温度区间相对较大.2.3升温速率对燃烧的影响第4阶段为残余物的燃尽过程,其反应速率较升温速率对几种生物质燃烧过程的影响趋势基慢,在TG曲线体现不明显.从TG图上可以看出,残本相同,图3为空气气氛下桉树皮在不同升温速率余率(主要是灰分含量)最大的是秸秆和树皮,甘蔗下的热重曲线图随着升温速率的升高,由于热滞后渣最少,甘蔗叶、桉树叶和桉树枝居中,与表1中生现象,TG和DTG曲线向高温区偏移比较TG最终物质灰分的含量相对应走向,升温速率对最终残留率的影响约在3%~7%将6种材料的燃烧特性归纳于表3中.为了全之间,但达到相同失重所需时间相差较大面评价生物质燃料的燃烧情况,引进燃烧特性指数令余0P进行描述P=( dw/dt)max( dw/dt)ma /(T: T,)△-10K/min式中:(d/dt)m为最大燃烧速率,%/min;(da/- O-20K/min30K/mindt)-为平均燃烧速率(取脱挥到燃尽失重过程的40温度区间),%/min;T为挥发分开始析出温度(着火温度),K;T为燃尽温度,K.总测米莱」-16从表中可以看到,秸秆材料的着火温度以及脱40050060070080090010001100挥完成温度均比其他几种物料低,表明其着火特性、脱挥特性好,在着火后能够立即达到最大燃烧速率,图3不同升温速率下桉树皮的燃烧曲线其前期挥发分的燃烧速率非常快,在着火初期将具Fig 3 Curves of biomass combustion at different heating rates有较高的燃烧强度.桉树的3个物料中,桉树叶最易般而言,升温速率的增加一方面使样品颗粒着火,桉树皮和桉树枝的着火点接近,但桉树枝在挥达到燃烧温度所经历的时间变短,降低挥发和燃烧发分以及固定炭的燃烧强度上均具有优势,表明其程度;另一方面增加了颗粒内外温差,颗粒外层的在炉内燃烧过程将具有更好的稳燃性比较几种生挥发产物来不及扩散,影响燃烧的进行.由于燃烧物质的燃尽温度可知,桉树皮的最大,桉树枝和桉树过程取决于反应温度、挥发分的析出和氧气的扩叶的居中,秸秆和甘蔗类材料的最小,表明秸秆和甘散浓度,因此该作用又通过影响燃烧机理而导致蔗类材料持续燃烧时间短,而且第3阶段失重率仅燃烧过程的不同.另外,随着升温速率升高,内部占整体失重的20%左右,燃烧强度在后期大大降温度差别增大佐传质的阳昆致不同成分的燃低.由表3计算结果可知,甘蔗类的燃烧特性指数P烧区间出中国煤化工分峰界限越来较其他种类的高,其综合燃烧特性好越模糊8CNMHG第8期廖艳芬等:中国南方典型生物质热解及燃烧特性热重分析2.4气氛对燃烧的影响C6L 0富氧燃烧可以提高火焰温度,降低燃烧着火点温度和燃尽温度,从而提高燃烧效率,减少污染物Vs:Vo2=90:10排放通常,富氧燃烧优势在氧气浓度达到40%以V:V0=70:30上后逐渐减弱0,因此文中针对几种气氛(体积比--Vx:Vo=60340V:V为90:10、80:20、70:30、60:40)进行热重实验,分析气氛对燃烧特性的影响规律图4为20K/min升温速率、不同气氛下的燃烧曲线.从图4可以看到,氧气浓度对各物料燃烧过程d秸秆的影响规律相同.在523K之前TG曲线基本上重合,期间着火尚未发生,表明氧气浓度对燃烧前的干0燥和挥发分的热解析出影响甚小达到着火点温度后,随着氧气浓度升高,氧气与原料接触程度增大,促使燃烧完全,从而降低燃尽温△-VV=90:10V:Va=80:20k2=70308做-V,:Vo=60:40△Vs:Vo,=90:10500600700800V:V=80:20Ws,:Vo=70:30e)甘蔗渣Vx;Vo2=6040-12-V,;V=90:10-440050060070080090010001100。V,Vo,=80:20a)桉树皮-V,:Vo,=6040APH#- 040050060070080090010001100皮买f)甘蔗叶V、:V=8020图4不同气氛下各生物质的燃烧曲线2-V2302=6040Fig 4 Curves of biomass combustion in different ambience度,同时燃烧完全时间降低,体现为TG和DTC曲线40050060070080090010001100逐渐向低温偏移,且峰高增大.另外也有分析认为,(b)桉树叶氧化性环境中的氧气可以降低可燃物热解熔融层的黏度,使得热解产物挥发分更加易于析出,从而加快撚烧速度和降低着火温度对-x04目3反应动力学模型和分析VV=70:30根据热重分析结果,对生物质热解和燃烧建立动力学模型,采用式(1)所示的简单动力学方程来模拟Q热解燃烧失重现象,其中α为相对失重或称转化率00500600700800900a中国煤化工的质量,下标c)桉树枝与∞分别代CNMHG充分反映各6华南理工大学学报(自然科学版)第41卷反应区间的情况,采用窄温度范围进行计算dE几种物料热解活化能排序小5树枝EE甘叶>E甘渣>E粘杆>E棱树叶,桉树叶和秸秆的解Expl活化能较小,表明有良好的挥发分析出特性,相对容式中,E为活化能,A为频率因子,R为气体常数,易发生热解反应,与前面失重特性吻合;桉树皮和桉t为时间,f(a)为反应物和反应速率的相关函数,树枝活化能较大,比其他生物质难热解热稳定性较取决于反应机理.文中采用 Coats- Redfern积分法,好;甘蔗渣和甘蔗叶居中通过对温度积分的近似推导,导出如下近似积分型生物质燃烧较为复杂,利用n阶模型对燃烧阶方程:段进行模拟,得到最佳的反应级数,如表5所示g(a)E6种物料燃烧过程均需要采用二段活化能进行分(2)析,对应其温度范围分别为挥发分和固定碳的燃烧过程式中,g(a)为f(a)的积分形式,g(a)=f(a)反表5燃烧表观动力学参数应温度T由程序升温速率β确定因为BT/E1, Table 5 Apparent kinetic parameters of biomass samples'com-对于g(a)形式,n[g(a)/T]对1/T的图线为一条ustion直线,通过斜率可得到活化能E,截距中包含频率因温度范线性相样品子A围/K(kJ·mol-1)关系数反应级数n≠1时,方程式(2)可转化为下式473~6736.30×102.000.992桉树皮73-873289.112.20×1082.500.971r(1-n)2RTInE473-73381.624.46×1032.000.982桉树叶733-833241.051.03×1041.500.977473~663124.221.14×1071.500.997生物质热裂解通常体现为1阶或2阶动力学模桉树枝63-8232005·3.40×1011.500.985型,文中按照1阶或2阶动力学模型分别进行模拟,取拟合度最佳者,见表4.可以看出,6种生物质物料秸秆473~633110.824.98×10°1.000.980633-753165.102.86×1092.000.984热解过程采用一段式表观活化能即能获得很好的拟473-648合度.通过比较发现:对于生物质热解,草本植物甘蔗渣648~8134.39×1001.500.994(秸秆、甘蔗渣、甘蔗叶)用1阶反应模型拟合的效473-643143.281.03×1091.500.99果较好,而木材类(桉树枝、桉树叶)由于组成结构甘蔗叶643-773168.142.14×10.2.000.976更为复杂,2阶反应模型拟合效果更佳.桉树叶虽不属于木材类但由于桉树叶中诸如蛋白质等大分子相比而言,秸秆和桉树叶低温阶段的燃烧活化占一定份额影响反应机理,因此釆用2阶反应模型能较小,表明秸秆和桉树叶在低温阶段脱挥速度快,更加适合着火点低,易于燃烧桉树3种物料的高温段燃烧的表4生物质热解表观动力学参数活化能大,表明木材类生物质相比草本类在脱挥后Table 4 Apparent kinetic parameters of biomass samplespy生成的固定碳结构的芳香化程度高,物料在后期的燃烧稳定性好.对于桉树叶,由于高温段存在蛋白质失重温度线性相等高分子化合物的裂解和燃烧,因此高温段活化能样品范围/K(kJ.mod-1)(103min-)关系数较大甘蔗类和桉树枝从低温段到高温段的活化能桉树皮473~773l12.4517402.000.91变化幅度较其他几种物料的小,综合燃烧特性较好,桉树叶473~8732.000.970其活化能分析结果与燃烧特性吻合桉树枝473-773l18.694结论秸秆473~6331.000.982中国煤化工甘蔗渣473-6831.000.981我国南CNMHG以农林废弃物甘蔗叶473~693109.741941.000.994中的秸秆、甘蔗以皮桉树等为主要资源进行燃烧发第8期廖艳芬等:中国南方典型生物质热解及燃烧特性热重分析电具有较好的地域优势.文中研究了中国南方典型[4]张斌武书彬两种木质纤维水解渣的热解特性分析生物质热解及燃烧特性,得出以下结论[J]华南理工大学学报自然科学版,2012,40(3):1-6.(1)几种典型的南方生物质挥发分含量均较Zhang Bin, Wu Shu-bin. Analysis of pyrolysis properties of,点火性能较好.一般生物质中氮和硫含量均较hydrolysis residues of two kinds of lignocelluloses [J]低,有利于清洁发电,但桉树叶中硫和氮含量均较Journal of SouthUniversity of Techneience Edition, 2012, 40(3): 1-6高,随着环保要求的提高该类生物质直燃发电将需[5] Sanchez-Silva L, Lopez-Gonzalez D, Garcia-Minguillan A要考虑脱硫和脱销工艺;秸秆和桉树皮的灰分含量M, et al. Pyrosis, combustion and gasification characteris-较高,在除尘方面有较高要求tics of nannochloropsis gaditana mircoalgae J].Biore(2)相比而言,草本类生物质(秸秆和甘蔗)比source Technology, 2013, 130: 321-331其木质类生物质具有脱挥速度快脱挥完成时间短6]SuYi, Lu Yong-hao, Wu Wen-guang,eta. Characteristics的特点,因此其着火温度也相应较低,着火特性好;of pine wood oxidative pyrolysis: degradation behavior但其持续燃烧时间短,而且后期燃烧强度降低.在桉carbon oxide production and heat properties [J].Joun树的3个物料中,桉树叶最易着火,而且由于含有较of Analytical and Applied Pyrolysis, 2012, 98: 137-143多的粗蛋白和粗脂肪,其燃烧区间延长但桉树枝在7W%cpxm,. ang haI-ge,aahmence of the interaction of components on the pyrolysis be-挥发分以及固定炭的燃烧强度上均具有优势,其在havior of biomass [J] Journal of Analytical and Applied炉内燃烧过程具有更好的稳燃性,甘蔗类燃烧时间Pyrolysis,2011,91(1):183-189短,综合燃烧特性好[8]廖艳芬,马晓茜,孙永明木材热解及金属盐催化热解(3)适当提高氧气浓度、增加与原料接触程度,动力学特性研究[J].林产化学与工业,2008,28(5):均有助于降低着火温度,强化燃烧.由于不同种类生物质的燃烧特性差异较大,在Liao Yan-fen, Ma Xiao-qian, Sun Yong-ming. Kinetics of生物质燃烧发电工程中,应充分考虑不同物料的燃pyrolysis and metal-salt catalized pyrolysis of wood [J]烧特性,综合分析各种燃烧的着火、稳燃、燃烧强度Chemistry and Industry of Forest Products, 2008, 28 (5)45-50.等特性,进行优化掺混燃烧[9] Miranda Isabel, Gpminho Jorge, Mirra Ines, et al. Fractio-参考文献:ning and chemical characterization of barks of Betula pendula and Eucalyptus globulus [ J Industrial Crops and[1]毕于运,王亚静高春雨中国主要秸秆资源数量及其Products,2013,41:299-305区域分布[J]农机化研究,2010(3):1-7[10]何敏澳大利亚小桉树流化床快速热解的研究[D]Bi Yu-yun, Wang Ya-jing, Gao Chun-yu. Straw resource太原:太原理工大学电气与动力工程学院,2012quantity and its regional distribution in China [JJ. Journal of [11] Romani Aloia, Garrote Gil, Parajo Juan Carlos. Bioetha-Agricultural Mechanization Research, 2010(3): 1-7nol production from autohyrolyzed eucalyptus globulus by[2]欧钊荣谭宗琨,何燕,等影响我国甘蔗主产区甘蔗multaneous saccharification and fermentation operating产量的关键气象因子及其丰欠指标[J].安徽农业科at high solids loading [J]. Fuel, 2012, 94: 305-312学,2008,36(24):10407-10410[12 Fan Guo-zhi, Wang Min, Liao Chong-jing, et al. IsolationOu Zhao-rong Tan Zong-kun, He Yan, et al. The key me-of cellulose from rice straw and its conversion celluloseteorological factors affecting the sugarcane yield in majoracetate catalyzed by phosphotungstic acid [J]. Carbohyproduction areas in China and their high-low yield indicesdrate Polymers, 2013, 94(1): 71-76[JI. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2008, 36 [13 Gurgel Leandro, Vinicius Alves, Marabezi Karen, et al(24):l0407-10410of depo[3]陈平华.甘蔗主成分分析及作为再生能源的可行性low acid hydrolysis(ELA )of sugarcane bagasse cellu-[J].甘蔗,2004,11(2):1-4lose: Effects of degree of polymerization, crystallinity andChen Ping-hua. Analysis of the components of sugarcan中国煤化工[J Industrialand the feasibility as renewable energy [J]. SugarcaneCNMHG2004,11(2):1-4[14 Jutakanolcppaplooa,etchant华南理工大学学报(自然科学版)第41卷Sugarcane leaves: preteatment and ethanol fermentatiorials for the production of renewable fuels and chemicalsbySaccharomycescervisiae [J]. Biomass and Bioenergy[J]. Bioresource Technology, 2007, 98( 12): 23512012,39:283-289[15]包承玉,谢云敏,宋永芳.桉树叶的营养成分及其评18]宋长忠,火灾可燃物热解动力学及着火特性研究价[J].林产化学与工业,1989,9(4):49-53[D].杭州:浙江大学能源系,2006Bao Cheng-yu, Xie Yun-min, Song Yong-fang. 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School of Electric Power, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China;2. Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Corporation, Guangzhou 510080, Guangdong, China)Abstract: TGa was employed to investigate several kinds of typical biomass materials( namely, eucalyptus barkeucalyptus leaves, eucalyptus branches, straw, bagasse and sugarcane leaves )in South China through pyrolysisand combustion experiments. The results show that(1)as compared with wood-based materials(eucalyptus barkseucalyptus leaves, eucalyptus branches), herbal materials( straw, bagasse and sugarcane leaves )are of better per-formance in the ignition process and the liberation of volatile compounds due to their simple material structure;(2)herbal materials. however, have a short burnout time in terms of the fixed carbon and the residue, with a low com-bustion loss which accounts for only 20% of the overall weight loss and a greatly decreasing combustion intensity inthe later stage;(3)three types of eucalyptus materials are found to be of different combustion characteristics due totheir different compositions; (4)eucalyptus leaves are easy to ignite and their more crude protein and crude fatbring about a wider combustion temperature range and a lower combustion intensity; (5)eucalyptus branches haveadvantage in terms of the combustion intensities of the volatiles and the fixed carbon, indicating that they are ofmore stable combustion in the furnace;(6) eucalyptus barks have a long combustion duration but possess noadvantage in terms of the ignition and the combustion intensity; and(7) bagasse and sugarcane leaves possess ashort combustion duration but show a good synthetic combustion performance. In addition, a non-isothermaanalysis method( Coats-Redfem)is adopted to evaluate the pyrolysis and combustion processes of all the materialsthus obtaining the corresponding kinetic parametersKey words: biomass; pyrolysis; combustion; kinetic characteristic中国煤化工CNMHG