烟叶和烟梗的热解和燃烧特性探究

为了解尺寸对烟草原料热解燃烧动力学特性的影响，郭高飞［20］利用宏量型烟草高温热转化热重分析仪分析了不同切丝宽度烟丝及其粉碎后烟粉的热解燃烧特性，并使用Coats-Redfern 法计算了样品在热解或燃烧过程中各失重阶段的动力学参数。结果表明:烟粉的最大热解失重速率显著高于烟丝，而0.8～1.2 mm范围内3 种不同切丝宽度对烟丝的热解失重速率影响不明显；烟粉在燃烧过程中，生物质三组分热转化导致的挥发分析出与燃烧反应失重峰在DTG曲线中合并为1个失重峰，而烟丝在该热转化过程表现为3个独立的失重阶段；烟粉的起燃温度Ti高于烟丝、燃尽温度Tb显著低于烟丝，其综合燃烧特性指数S为4.75×10-7%2·min-2·℃-3，而3种切丝宽度烟丝的S值在2.63×10-7～2.99×10-7%2·min-2·℃-3范围内变化，且切丝宽度越小综合燃烧特性指数越高；Coats-Redfern法热解动力学结果显示，在Zone 2对应的小分子有机物热解温度范围内，烟粉的热解动力学主要由2级化学反应控制，而烟丝主要受三维扩散控制。烤烟尺寸越小其燃烧性越好，且与烟粉相比，烟丝在热转化过程中受到更加显著的传热传质阻力的影响。（图3-41至图3-44，表3-15）

图3-41　3种切丝宽度烟丝粉碎后烟粉样品的热解特性曲线

图3-42　烟丝和烟粉的热解特性曲线（a——TG曲线；b—DTG曲线）

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图3-43　3种切丝宽度烟丝粉碎后烟粉样品的燃烧曲线

图3-44　烟丝和烟粉的燃烧特性曲线（a——TG曲线；b——DTG曲线）

表3-15　烟丝和烟粉的热解动力学参数

笔者通过建立的燃烧特性指数分析烟叶和烟梗，同时对其数据进行处理，找到显著性因素并确定因素间是否存在交互作用。同时通过方差分析建立典型性函数进行归类分析。