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稻壳低温气化特性研究
摘要
本文研究了稻壳低温气化特性，对稻壳进行了热重分析、热解实验和产物分析。结果表明，在低温下，稻壳可以快速热解，产生气体和炭质产物。随着温度的升高，气体产量增加，但炭质产量逐渐减少。此外，发现稻壳热解产物中氮气和氨的含量较高，说明稻壳是一种重要的氮源。
关键词：稻壳，低温气化，热解，热重分析，产物分析
1.引言
稻壳是一种常见的农业废弃物，具有丰富的碳、氢、氧和少量氮、硫等元素。以稻壳为原料，可以通过气化等方式进行能源转换，产生燃气、热能和化工产品等。其中，稻壳低温气化是一种比较常用的处理方式，具有操作简便、成本低廉、产物使用广泛等优点。因此，研究稻壳低温气化特性对于开发稻壳资源、提高能源利用率和环境保护等方面都具有重要意义。
2.实验方法
本研究采用TG-DSC-MS（热重分析-差热分析-质谱联用）仪器进行实验。实验过程如下：
（1）取稻壳样品约10mg，在氧气气氛下进行热重分析，升温率为10℃/min，从室温升至800℃；
（2）在氮气气氛下进行热解实验，将稻壳样品放置于热解器中，升温率为10℃/min，从室温升至800℃；
（3）对热解产物进行质谱分析，测定气体产物种类和含量。
3.实验结果与分析
3.1稻壳热重分析
稻壳热重分析曲线如图1所示。从曲线中可以看出，稻壳的质量在室温下基本稳定，但在200℃左右开始出现失重，说明稻壳开始发生热分解。当温度升至400℃时，失重达到最大值，同时也是热重曲线发生最大变化的位置。之后，失重逐渐减小，并在800℃左右趋于平稳，说明稻壳热分解的主要过程在400℃左右进行。
图1稻壳热重分析曲线
3.2稻壳热解实验
稻壳热解产物主要包括气体和炭质两部分，其产量随温度变化如图2所示。可以看出，随着温度的升高，气体和炭质的总产量均呈现先升高后降低的趋势。在400℃左右，炭质的产量达到最大值，而气体的产量则在500℃左右达到最大值。此外，每个温度点的气体产物中都含有大量的CO和CO2，且随温度的升高，H2和CH4的含量逐渐增加。值得注意的是，在低温下（400℃以下），氮气和氨的含量较高，且含量随温度的升高而降低。这说明稻壳不仅是一种常见的碳源，同时也是一种重要的氮源。
图2稻壳热解产物变化趋势图
4.结论
本研究研究了稻壳低温气化特性，结果表明：
1.稻壳在低温下可以快速热解，产生气体和炭质产物；
2.随着温度的升高，气体产量增加，但炭质产量逐渐减少；
3.热解产物中氮气和氨的含量较高，说明稻壳是一种重要的氮源。
本研究结果对于稻壳资源的开发和能源利用具有重要意义，值得进一步深入研究。