农作物秸秆炭理化特性分析(2)

　　2.1.2 堆积密度 不同秸秆炭堆积密度有一定的差异，棉秆炭为421 kg/m3，玉米秆炭为468 kg/m3， 稻秸炭为543 kg/m3。由于秸秆物料成分不同，棉秆中含有的木质素最高，热解成秸秆炭的固体剩余物较高，相对其他两种秸秆挥发分较少，棉秆炭堆积密度较其他两种秸秆炭小。

　　2.1.3 堆积角 不同秸秆炭静态堆积角有一定的差异。静态堆积角越大，流动性就越差。3种秸秆炭堆积角分别为棉秆炭58.16°、玉米秆炭59.83°、稻秸炭61.45°，都属于流动性较差的物料。

　　2.1.4 摩擦系数 外摩擦系数对摩擦、磨损机理的研究和秸秆炭加工设备的选用均有参考价值。由表1可知，3种秸秆炭的最大静摩擦系数均大于滑动摩擦系数，与金属的摩擦系数小于与橡胶的摩擦系数。

　　2.1.5 流动特性 3种秸秆炭的静态堆积角在58.16°～61.45°，均属于流动性较差的原料。采用Carr流动性指数法评价其流动性能。Carr指数法采用堆积角、压缩率、板勺角、均匀度来评价原料的流动性[15]。流动性指数范围在69～76之间，属于流动性一般的材料。结果可知，3种秸秆炭的的流动性指数为棉秆炭69.1、玉米秆炭75.2、稻秸炭71.6。

　　2.2 化学特性

　　研究秸秆炭的发热量和工业分析，都以秸秆炭的干燥基为基准。

　　2.2.1 发热量 生物质原料能源化利用的重要评价指标之一是发热量，3种秸秆炭的发热量分别为棉秆炭26.53 MJ/kg、玉米秆炭24.62 MJ/kg，稻秸炭23.27 MJ/kg。3种秸秆炭的发热量有一定的差异，以棉秆炭的最高，稻秸炭的发热量最低。

　　2.2.2 工业分析 工业分析包括：水分、灰分、挥发分和固定炭含量。在3种秸秆炭中，稻秸炭的灰分含量最高（12.65%）；玉米秆炭的挥发分最高（31.87%）；棉秆炭的固定炭含量最高（65%），这可能和工艺条件有关。秸秆炭可根据不同秸秆原料，选择合适的碳化工艺，提高固定炭含量。

　　3 小结

　　本试验结果表明，棉秆炭、玉米秆炭和稻秸炭的物理特性和化学特性各有差异，含水率均在10%左右，易于加工成型；堆积密度以稻秸炭最大，玉米秆炭次之，棉秆炭最小；3种秸秆炭的堆积角较大，属于流动性较差的物料；不同种类的秸秆炭最大静摩擦系数均大于滑动摩擦系数，与金属的摩擦系数小于与橡胶的摩擦系数，外摩擦系数以棉秆炭最大，玉米秆炭次之，稻秸炭最小；发热量以棉秆炭最高，稻秸炭最低；灰分以稻秸炭最高；挥发分以玉米秆炭最高；棉秆炭中的固定炭含量最高。

　　在加工生产过程中，建议针对不同秸秆炭要充分考虑原料自身特点，优化碳化工艺参数，设计合理的碳化、加工秸秆炭设备。本研究仅选择了3种秸秆炭进行研究，材料较少。在今后的研究中，要选择更多的秸秆炭种类进行分析，从而为大规模工业化生产的秸秆炭提供理论依据。

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