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目 录

一、前言 1

1.1 农林废弃物 1

1.1.1环境问题 1

1.1.2资源化 1

1.2处理方法 2

1.3热解处理 3

1.4燃烧处理 3

1.5本研究目的 3

二、实验部分 4

2.1稻壳性质 4

2.2 实验装置 4

2.3 实验步骤 5

2.4分析方法 5

2.4.1 分析仪器的操作步骤 5

2.4.2 热重分析仪TGA4000的操作步骤 8

三、结果与讨论 9

3.1红外分析（FT-IR） 9

3.2 XRD分析 9

3.3扫描电镜（SEM）分析 10

3.4热解分析 11

3.4.1 粒径的影响 11

3.4.2 升温速率的影响 12

3.5燃烧分析 14

3.5.1 粒径的影响 14

3.5.2 升温速率的影响 15

四、结论与展望 17

参考文献 18

致谢 19

稻壳的物化表征及其热解/燃烧特性分析

臧宁

，China

Abstract：

China is a populous country, agricultural development has been the focus of national development, at the same time brought about agriculture and forestry waste has been a big problem.

Based on the environmental problems caused by agricultural and forestry waste in China and the role of its resource management and its treatment, this paper selects the representative rice husk in agricultural and forestry wastes, using elemental analyzer, infrared spectrometer, X-ray diffractometer, scanning The effects of particle size and temperature increase on the heat treatment of rice husk were studied by using thermogravimetric analysis. The effects of different factors on the pyrolysis of rice husk And to provide a practical theoretical basis for the heat treatment of agriculture and forestry waste.

In terms of the results, the particle size and the rate of heating are not proportional to the pyrolysis. Mathematically speaking, there should be an optimum size particle size between 0.074 mm and 0.1 mm. The pyrolysis efficiency of the rice husk is maximized ; There is an appropriate heating rate can take into account the pyrolysis efficiency and power consumption. For the combustion, the role of the pores should be greater than the role of particle size, through the screening of rice husk with small size can theoretically promote the combustion of rice husk, heating rate to enhance the promotion of the combustion of the promotion of experimental results show that for coke Of the burn seems to have a catalytic role, which requires further study to determine whether there is.

Key words:rice husk;pyrolysis and combustion;thermogravimetric analysis;materialization characterization

一、前言

1.1 农林废弃物

1.1.1 环境问题

中国是人口大国，所谓“民以食为天”，农业一直都是国内发展工作的重中之重。与此同时过去农林废弃物简单的焚烧堆肥的处理方式无疑满足不了现阶段国情的要求。随着农业投入的大幅度增加，我国农业综合生产能力得到明显增强，但这种增强是以环境污染和资源粗放利用为代价^[1]。

首先体现的就是对水体环境的影响。当农林废弃物间接或者直接进入水体，会在满足一定条件后对水体造成污染，当废弃物总量超过水体自净能力后，会引起水体的富营养化，污染水源；其次对大气环境也存在危害。农林废弃物在厌氧环境下分解后会产生还原性有害气体，以及粉尘，这些都会对人的身心健康产生影响；最后大气污染与水体污染必定会引起土壤的污染，体现在土壤的营养积累，N、P、Ca、Zn等微量元素的富集。

虽然其造成的环境问题十分明显，但是农林废弃物由于可利用品位不高，成分复杂，二次开发成本高、难度大，同时缺乏政策的引导和资金的投人，导致农业废弃物污染呈现出数量大、品质差、危害多的特点^[2-6]。

大量农林废弃物一旦无法得到妥善处理，非但不能化害为利，还有可能导致废弃物污染事件的发生，给农业生态安全、居民身体健康造成了严重损害。因此，如何实现农林废弃物资源化利用和无害化处理成为了我国生态环境治理面临的重大问题。

1.1.2 资源化

农林废弃物最常见的利用方式就是肥料化。通过堆肥等等方式制造液肥、复合肥、有机肥之类的肥料。举例子来讲秸秆就可以通过简单堆肥成为肥料；例如废菜叶、瓜果皮之类废弃物做成堆肥后，经过安全处理其液体汁液经转化为液体肥料；在沼气池中反应完成的后剩余的固体残渣经处理后也可以转化成有机肥；最常见的还是将废弃物直接粉碎处理后回土，在土壤中微生物的作用下分解为有机物，在为植物所用的同时还能改善土壤^[7]。

材料化也是处理农林废弃物的一种热门方式。通过一定的处理将例如秸秆之类的农业废弃物可以转化为纸板、人造纤维板等用处广泛的材料^[8]。如通过将硅酸盐水泥与玉米秆、麦秆等经过表面处理后的增强材料结合，使用粉煤灰填充可制得植物纤维水泥复合板，与原来的水泥板相比，复合产品产品不仅减少了生产成本，而且在保温、隔音性能这些性能上强于前者；再如将石膏与处理过的农业纤维性废弃物相结合，能够得到植物纤维增强石膏板，使这种产品得到了吸音、隔热、透气等等效果上的提升。很多人意识到了树木砍伐的弊端，而稻、麦草、甘蔗渣等农作物秸秆为可以完美的替代木材作为原料生产纸浆，而且与总量相比使用的废弃物只是总量的一小部分而已。

农林废弃物究其根本而言，本身是一种生物质能，而解决农林废弃物污染问题的根本方式恰恰在于能源化。与煤炭、石油、天然气这三大能源相比，生物质能的使用并不是很广泛，仅占总体能源消费的14 %，但是其它三大能源全都是不可再生能源，也就是说生物质能的发展必将会成为未来能源发展的重项。就我国而言，每年都有大量的农林废弃物的产生，近些年来生物质能的开发与利用受到了很大的重视。耳熟能详的生态农业就是以沼气生产为核心的生物质能利用，且取得了非常好的结果。除此之外，典型的新型能源化模式还包括气化、发电(直燃发电和气化发电)、热电联产、固化、炭化、液化，生产出中质煤和生物质燃料技术^[9]。

本文着重于农林废弃物的生物质能源化的研究。

1.2 处理方法

开发、利用生物质能的方式主要区分为生物化学发酵法和热化学两种。生化处理方式主要包含厌氧消化和特种酶技术两种；热化学方法根据最终产物可分为燃烧、炭化、液化、气化和热解。直接燃烧虽然应用广泛，但是不可否认其能量利用率低，而且容易造成环境污染，目前许多研究都期望通过生物质与不同物质的组合来去除弊端。其余几种处理方式的核心都是热解反应。目前生物质能的主要利用技术概括如下^[10-12]：

(1)生物质通过生物化学法处理转化为燃料。比较典型的就是将生物质通过微生物分解制得沼气、糖和淀粉，发酵制酒精。这方面技术在我国发展的比较成熟，但是想要通过这种方法大规模处理生物质会由于生物质种类和生物技术而受到限制。

(2)生物质通过化学反应的方式转化为高价值的化工产品。比较常见的如利用生物质中大量存在的半纤维素在酸性环境下通过加热获得重要的化工原料糠醛，利用稻壳生产白炭黑等。

(3)生物质通过热解后产生按物态分开为固液气态的焦炭、燃料气和燃料油。按氧化程度分为以下三种处理方式①完全氧化，通俗来讲就是直接在空气介质中燃烧生物质，从能量转移来讲是将化学能转化为热能。②部分氧化，最后的产物一般是燃料气。比较常见的就是在将生物质与不同氧气含量的气体或它们的混合气体在高温环境下通过氧化作用得到气体燃料产物，通过净化处理的燃料气既可以用于人们日常，也可作为维持蒸汽锅炉、内燃机等等机器正常工作的的燃料。这种技术在在国外采用的比较早，在工业化阶段得到了大规模的应用，在我国虽然起步较晚，但是通过对国外的技术学习与在此基础上的进一步发展，这种技术在国内也得到了长足的发展③无氧热解，通常的产物为多种不同形态的有机物，根据物态分别应用于不同的领域。

(4)生物质固化压块成型技术，顾名思义，就是将松散的生物质固体通过物理方式压缩成具有一定形状的，高密度的固体燃料。固体燃料具有典型的便于运输，燃性好的特点，但是由于技术的发展还不够成熟，对于其大规模的流水线操作还有相当长的一段路需要走。

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