Page 92 - 《橡塑技术与装备》2021年5期（3月上半月 橡胶）

橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)

表 2 燃料中炭黑占比不同时可燃气 CO、CH 4 浓度变化表
实验编号 炭黑占比 /% 燃气取样的时间 /h 燃气取样时炉内温度 /℃ CO 浓度 /(mg . m ） CH 4 浓度 /(mg . m ）
-3
-3
0-2 0 2 623 1.19×10 5 1.19×10 4
25-2 25 2 883 2.26×10 5 1.33×10 4
25-4 25 4 924 2.63×10 5 8.62×10 3
30-2 30 2 1 124 2.60×10 5 4.86×10 3
30-4 30 4 955 2.10×10 5 4.84×10 3
40-1 40 — 748 3.40×10 5 4.76×10 3
40-2 40 2 h 1 152 3.54×10 5 7.09×10 3
40-4 40 4 h 1 524 1.99×10 5 7.18×10 3

量约为 6 262kcal。1kg 炭黑不完全燃烧生成 CO 时， 入使 CH 4 浓度略有回升。
放出热量约为 1 760 kcal。而 1 kg 生物质燃料完全燃 炭黑占比增加，可燃气中 CO 浓度增加，说明炭
烧生成 CO 2 放出热量约 3 500kcal，1 kg 生物质能源 黑在气化炉中燃烧主要生成 CO。而生物质中含有少
不完全燃烧生成 CO 时，放出热量约为 860 kcal。因 量水分，当生物质成分增加时，水分和过剩的碳进行
此，当炭黑占比增多时且能够顺利燃烧放热时，炉体 反应，生成了 CH 4 。
温度升高。此外，根据谢 [4] 等人的研究，炭黑可以作 观察图 3 的燃气燃烧火焰对比图可以发现，在燃
为强化辐射传热的介质，加快了炉体温度的上升。 料中不含炭黑时火焰呈现橙红色，蓝色火焰较少，而
观察表 2 与可以直观看出随着混合燃料中炭黑占 当燃料中炭黑占比为 30% 时，燃气燃烧的时蓝色火焰
比的增加，可燃气中 CO 浓度增加。炭黑占比为 25% 增加，而当炭黑占比为 40% 时火焰颜色呈现蓝色。众
时，甲烷浓度最高。而炭黑占比 30% 时，甲烷浓度降 所周知，CO 的火焰颜色为蓝色，同样证明，随着燃
低。炭黑占比为 40% 时收集到的气体中甲烷含量再度 料中炭黑占比的增加，可燃气中 CO 的浓度增加。而
升高。此时甲烷浓度偏低，CO 浓度偏高。 CO 是天然气的主要成分，是一种高效、清洁的能源。
加入炭黑 40% 实验中，CH 4 浓度比加入炭黑 30%

实验略有升高。原因为首次加入 40% 炭黑混合料时炉
温 600 ℃，致炉温持续降低，因此，停止了炭黑混合
料的增加，中间有三次加料是纯生物质，待炉温升至
850 ℃时又复加 40% 炭黑混合料。纯生物质燃料的加
图 3 燃气燃烧对比图
表 3 气化炉内温度变化表
炭黑占燃料比例 炉体起始温度 30 min 后炉体温度 60 min 后炉体温度 90 min 后炉体温度 120 min 后炉体温度
实验编号
/% /℃ /℃ /℃ /℃ /℃
40 40 617 550 420 355 310
0~2 0 623 713 690 671 748
Feb-40 40 848 711 756 897 941

观察表 3 及图 4，可发现当炉内起始温度为 623
℃时，添加生物质燃料，炉内温度先下降后上升。在
炉内起始温度为 617 ℃时，添加炭黑质量占比 40% 的
燃料，炉内温度不断下降，120 min 后炉内温度下降
为 310 ℃。当起始温度为 848 ℃时，添加炭黑质量占
比 40% 的燃料，炉内温度先下降后上升。
通过在气化炉炉温 600 ℃左右加入炭黑时，炉温
不断下降分析，炭黑的着火点在 550 ℃ ~750 ℃之间，
600 ℃时不足以使炭黑发生燃烧反应释放能量，因此
炉温层下降趋势。848 ℃的起始温度加入炭黑混合燃
料，可以看到炉温稍降后层逐步上升趋势，说明炭黑 图 4 气化炉内温度变化图

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