考虑热分析影响因素下针对不同升温速率、粒径和氛围这三个因素对烟叶和烟梗进行热重分析(图3-45至图3-50)。
图3-45 0.425 mm烟叶不同升温速率热解和燃烧反应的TG-DTG曲线
图3-46 0.250 mm烟叶不同升温速率热解和燃烧反应的TG-DTG曲线
图3-48 0.425 mm烟梗不同升温速率热解和燃烧反应的TG-DTG曲线
图3-49 0.250 mm烟梗不同升温速率热解和燃烧反应的TG-DTG曲线
图3-50 0.180 mm烟梗不同升温速率热解和燃烧反应的TG-DTG曲线
根据反应温度和升温速率的不同,热解工艺可以分为传统慢速热解、快速热解和闪速热解。传统的慢速热解又可以称为炭化过程,升温速率较慢,最终生成焦炭。快速热解是将粉末原料装进热解装置中,在缺氧的情况下,被快速加热到较高温度。使得大分子分解而产生小分子气体和挥发分以及少量焦炭产物[21]。碳燃烧是气固体之间进行的异相化学反应,它包括了5个连续的步骤:
第1个步骤,氧扩散到碳表面;(www.xing528.com)
第2个步骤,扩散的氧被碳表面所吸附;
第3个步骤,被吸附的氧与碳反应形成被碳表面吸附的产物;
第4个步骤,产物从碳表面解吸;
第5个步骤,被解吸的产物扩散离开表面。
这些反应都是连续发生的,所以是由最慢的一步决定了碳的燃烧速度,在这些反应中碳表面或其周围气体中可能发生了很多不同类型的反应,主要反应有表面反应和气相反应。烟草的燃烧过程是一个多相燃烧过程受物理化学因素的影响,在此过程中,既发生燃烧化学反应,又发生质量和热量的传递、动量和能量的交换。考察最大失重速率、着火温度、燃尽温度等燃烧特性参数,可以反映烟草着火特性和燃尽特性。
对不同粒径的烟叶和烟梗在不同升温速率下TG和DTG曲线进行处理得出相应的着火温度、燃尽温度、最大失重速率和平均失重速率等参数计算得出燃烧特性指数如表3-16所示。
表3-16 不同粒径和不同升温速率烟叶和烟梗的热解特性参数
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