摘要：研究在生物質熱壓成型過程中因添加廢塑料對生物質熱解成炭特性的影響。采用掃描電鏡、比表面積儀和熱值分析儀等儀器分析廢塑料和松木屑的混合比例、熱解溫度對熱壓成型、熱解成炭的孔結構和熱值等特性的影響。研究得出：添加廢塑料對生物質顆粒在熱壓成型過程的松弛密度明顯提高，熱解溫度決定生物質炭的孔隙結構，低于500℃時，生物質炭的成孔率差、微孔小;高于500℃時，生物質炭的比表面積隨熱解溫度的升高分別由50.559、50.833、70.001m2/g增大到103.216、116.290、227.896m2/g，炭表面的孔結構越豐富。在熱解溫度為600℃時，適當添加廢塑料有助于提升生物質炭的熱值，熱值由純木屑的25.1217MJ/kg提升到30.2419MJ/kg，且不影響生物質炭的多孔孔隙結構。

　　關鍵詞：能源;熱解;孔結構;廢塑料;熱值;生物質炭

　　0引言

　　城市固體廢物(municipalsolidwaste)熱解處理提供了能源和化學原料的替代資源，合適的熱解方法可解決廢物處理問題[1]。聚氯乙烯(polyvinylchloride)是產量最大的塑料產品之一，每年都有大量塑料垃圾產生[2]。PVC塑料主要含有C、H、Cl元素，單純熱解PVC得到大量HCl和含氯有害氣體，無法像其他塑料(如polyethylene、polystyrene等)熱解得到高熱值的無污染氣體、液體燃料。國外已有許多研究通過塑料和生物質熱解得到液體、氣體燃料，但和生物質共熱解的塑料都是PE、PS等材料[3-5]。

　　根據前人研究[5-6]，PVC由于產生的HCl氣體能提高生物質中固定碳含量，極大地提高了生物質炭的熱值[7]。而且相比純木屑顆粒熱解制備成型生物質炭，塑料加熱后形成的粘流態具有高強度的粘合效果，使得成型的生物質炭的松弛密度更高，耐久性越大。目前，對松木屑和PVC混合熱解制備成型生物質炭的研究很少，所以通過PVC和其他生物質聯合熱解制備成型生物質炭是回收城市廢棄物的有效途徑。本實驗利用松木屑和PVC為原料，混合熱解制備成型生物質炭。

　　1實驗

　　1.1原料的預處理

　　本實驗原料為某木材廠廢棄的松木屑、某化工廠PVC粉末。將2種樣品分別進行研磨、干燥，篩選出粒徑分布為100目的顆粒。然后將松木屑和PVC塑料分別以1∶1、2∶1、3∶1的比例取總質量為2g混合攪拌均勻。(元素分析采用伯金艾爾莫EA-2400元素分析儀，使用CHNS模式，爐溫維持在1223K;熱值由Parr-6200型氧彈儀測定;工業分析由5E-MACIII紅外快速煤質分析儀測定)。

　　1.2熱壓成型實驗本實驗采用的熱壓成型設備是合肥科晶材料技術有限公司生產的熱壓爐，型號OTF-1200X，由加熱爐、熱電偶、模具、溫控儀、液壓工作臺及手輪構成，加熱溫度區間為0~1000℃。液壓工作臺的最大工作壓力為20MPa，基于以前的研究結果[8]，本實驗采用的熱壓成型參數為：溫度150℃，壓力15MPa。

　　1.3熱解實驗熱解實驗在豎直管式固定床反應器上完成，實驗裝置由N2瓶，電加熱爐、熱解反應器、熱電偶、溫度控制儀、質量流量控制器、洗氣裝置等設備組成。

　　2實驗結果和分析

　　2.1不同原料混合比對熱壓成型的生物質的耐摔強度和松弛密度的影響熱壓成型的生物質具有能量密度、體積密度和松弛密度大等優點。成型生物質的密度大幅提高，可減少運輸、儲存成本。松弛密度和耐摔強度是衡量成型松木屑物理特性的2個重要指標。松弛密度是生物質成型后被放置在空氣中24h后密度逐漸趨于穩定時的密度[8-9]。它主要是熱壓成型的生物質因加壓成型后的壓減少和內部彈性膨脹而引起的密度變化。

　　能源論文投稿刊物：《熱能動力工程》是七0三研究所主辦的學術與技術相結合的期刊雜志，報導熱能動力工程領域的現狀、發展趨勢的專題綜述論文;報導燃機、汽機、鍋爐、傳動元部件的試驗、研究、設計方面的論文;報導具有實用性的技術交流論文。

　　3結論

　　采用熱壓爐將PVC和松木屑熱壓成型，然后在豎直固定管式爐反應器中熱解制備成型生物質炭。通過掃描電鏡、比表面積儀和熱值分析儀對成型生物質炭進行測試分析。對熱解溫度和不同原料混合比對制備成型生物質炭的影響進行分析：1)添加PVC后，熱壓成型的生物質顆粒耐摔強度顯著高于純木屑熱壓成型的生物質顆粒。2)在熱解溫度低于500℃時，生物質炭表面的孔很少，高于500℃時，生物質炭表面孔結構逐漸顯著，最高達到227.896m2/g。

　　3)隨著松木屑占比逐漸增加，SBET逐漸變大，由103.216m2/g增大到227.896m2/g。混合熱解制備的成型生物質炭SBET227.896m2/g明顯小于純木屑的313.507m2/g。4)保持最佳熱解溫度600℃和最佳配比木∶PVC=3∶1時，熱解制備生物質炭的熱值為30.2419MJ/kg。

　　[參考文獻]

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　　[2]肖睿，金保升，章名耀.廢舊含氯塑料熱解及其能源利用研究[J].熱能動力工程，2003，18(2)：194-196.XIAOR，JINBS，ZHANGMY.Pyrolysisofwastechlorine-containingplasticsanditsenergyutilizationresearch[J].Thermalpowerengineering，2003，18(2)：194-196.

　　[3]JAKABE，VÁRHEGYIG，FAIXO.Thermaldecompositionofpolypropyleneinthepresenceofwoodderivedmaterials[J].Journalofanalytical&appliedpyrolysis，2000，56(2)：273-285.

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　　作者：劉煜康1，胡建杭1，張明宇2