在能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，一項(xiàng)關(guān)于生物質(zhì)型煤熱解特性的研究取得了重要進(jìn)展。科研人員以紅柳林低階煙煤和陜北榆林小麥秸稈水解殘?jiān)鼮樵?，成功制備出生物質(zhì)型煤，并對(duì)其熱解特性與反應(yīng)機(jī)制展開系統(tǒng)探究，為低階煤的清潔高效轉(zhuǎn)化提供了堅(jiān)實(shí)的理論支撐，有望解決低階粉煤熱解效率低、焦油收率不穩(wěn)定等工業(yè)化技術(shù)難題。

實(shí)驗(yàn)過程中，科研人員以干煤為基準(zhǔn)，分別摻入5%、7.5%、10%的小麥秸稈水解殘?jiān)?，并搭配堿性淀粉、腐殖酸鈉等助劑進(jìn)行冷壓成型。通過熱重分析、格金干餾、氣相色譜等多種先進(jìn)手段，深入研究了生物質(zhì)添加量和升溫速率對(duì)型煤熱解的影響，同時(shí)對(duì)熱解動(dòng)力學(xué)與產(chǎn)物分布特征進(jìn)行了細(xì)致分析。

研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)型煤在熱解過程中呈現(xiàn)出獨(dú)特的雙峰特征，在200 - 350℃和350 - 600℃兩個(gè)溫度區(qū)間分別出現(xiàn)熱解峰，這對(duì)應(yīng)著生物質(zhì)與煤的分解過程，且二者之間存在顯著的協(xié)同熱解效應(yīng)。隨著生物質(zhì)添加量的增加，型煤的熱解轉(zhuǎn)化率和失重率均顯著提高。其中，10%WSR型煤的最終轉(zhuǎn)化率達(dá)到59.53%，相較于5%WSR型煤提高了4.8%。升溫速率對(duì)熱解過程的影響也十分明顯，升溫速率提升會(huì)引發(fā)熱滯后效應(yīng)，導(dǎo)致最大失重峰溫發(fā)生偏移，低溫區(qū)生物質(zhì)分解受到抑制，而高溫區(qū)二次反應(yīng)則有所增強(qiáng)。

從動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果來看，型煤熱解活化能在200 - 840kJ/mol范圍內(nèi)呈非線性波動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)化率α = 0.3時(shí)，活化能達(dá)到最低值，此時(shí)生物質(zhì)處于劇烈分解階段；當(dāng)α＞0.3后，煤大分子裂解成為反應(yīng)主導(dǎo)，活化能迅速攀升。

與原煤相比，生物質(zhì)型煤的熱解產(chǎn)物具有明顯優(yōu)勢(shì)。10%WSR型煤的氣/焦油產(chǎn)率相較于原煤提高了28.5%，半焦產(chǎn)率有所降低，且半焦硫脫除率提升了9.7%，黏結(jié)指數(shù)大幅降低，有效抑制了結(jié)渣問題。同時(shí)，熱解氣中CO?含量提升至原煤的1.77倍，環(huán)保與燃燒性能均得到改善。生物質(zhì)的加入還優(yōu)化了產(chǎn)物能量分布，煤氣熱值提升，焦油輕質(zhì)組分占比增加。

這一研究成果證實(shí)，生物質(zhì)型煤能夠有效改善低階煤的熱解性能，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物分布的優(yōu)化與清潔轉(zhuǎn)化。該研究為低階煤清潔利用和生物質(zhì) - 煤協(xié)同能源轉(zhuǎn)化開辟了新的路徑，具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。