酸洗对褐煤-玉米芯微波共热解特性的影响

柯萍，曾丹林，崔佳伟

(武汉科技大学 化学与化工学院，湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室，湖北 武汉 430081)

随着优质煤炭的日益开采，清洁和有效利用低阶煤[1]并寻找可再生替代能源显得尤为重要。将资源量大、可再生的生物质与低阶煤进行共热解[2-5]，可同时产生固、液、气三种产品，实现两者的高效利用。传统热解通过传导受热，存在受热不均匀、导热效率低等弊端[6]，微波作为全新加热方式，因能有效克服传统热解的弊端而逐渐应用在热解方面[7-12]。然而，目前少见微波热解原料酸洗处理[13]的研究，更少见酸洗前后热解产物的对比研究。因此，本文采用简易微波反应装置，探究了酸洗对褐煤与玉米芯共热解特性的影响，通过对比研究，为实现两者的高效利用提供理论基础。

1 实验部分

1.1 实验原料

以印尼褐煤和河南省濮阳市玉米芯为实验原料，实验开始前先将煤样和玉米芯进行自然空气干燥，然后经粉碎机破碎后过筛制备粒度<0.15 mm的样品，装入密封袋备用。根据GB/T 212—2008《煤的工业分析方法》、GB/T 28731—2012《固体生物质燃烧工业分析方法》和GB/T 476—2008《碳和氢的测定方法》、GB/T 19227—200《氮的测定方法》、GB/T 214—2007《全硫的测定方法》，分别将褐煤和玉米芯进行工业分析和元素分析，结果见表1。

表1 样品的工业分析和元素分析Table 1 Ultimate and proximate analysis of samples

1.2 实验装置

热解实验装置为自行改造的微波反应装置，见图1，主要由微波炉、石英反应器、热电偶、温控仪、焦油收集器、循环冷却装置等组成。样品在石英反应器中微波热解后收集产物并进行分析，液相产物焦油的官能团和有机物成分分别通过BRUKER VERTEX 70型傅里叶红外光谱仪(FTIR)和6890N/5970N型气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)进行测定分析，固相产物半焦的形貌通过Nova 400 Nano型电子扫描显微镜(SEM)进行观测。

图1 微波热解实验装置图Fig.1 Experimental apparatus of microwave pyrolysis1.气体质量流量仪；……