北方典型果树剪枝原料能源特性与热解规律

叶林根; 任学勇; 刘学磊; 董江川; 祁项超; 高剑利; 王瑞江

doi:10.13360/j.issn.2096-1359.202405011

林业工程学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (01) : 97 -104. DOI: 10.13360/j.issn.2096-1359.202405011

北方典型果树剪枝原料能源特性与热解规律

叶林根, 任学勇, 刘学磊, 董江川, 祁项超, 高剑利, 王瑞江

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摘要

对果树修剪树枝的能源特性及热解规律开展研究，可以为林果废弃物的能源化高效利用提供基础参考信息。以华北地区几种典型的果树修剪树枝为试样，系统研究了原料的元素组成、化学组成、工业分析和热值等能源特性，采用热重分析、热重红外分析和热解气质联用分析等方法研究了其分析性热解规律。实验结果表明，从元素组成来看，果树修剪树枝中的碳元素质量分数为50%左右，碳元素是组成固定碳组分的主要元素，碳元素含量越高，热值越高；从化学组成来看，果树修剪树枝中纤维素质量分数为36.9%～43.7%,半纤维素质量分数为28.6%～36.1%,木质素质量分数为21.0%～24.4%,综纤维素主要影响热解时脱挥发分和液相产物的产率，而木质素则主要影响炭产率；对干态原料的工业分析得出果树修剪树枝的挥发分质量分数最高，其次是固定碳质量分数，灰分质量分数最少；果树修剪树枝的热值为17.1～19.9 MJ/kg,大约相当于标准煤热值的60%～70%。热解规律分析结果表明，265～410℃为脱挥发分的主要失重区，产生的气相产物具有丰富的化学官能团红外吸收峰，主要是醛酮类、酸类、醇类和酚类等物质。果树修剪树枝是一种固定碳含量和热值高、灰分低的典型木质纤维素生物质，适宜通过热解等方法实现能源化处理和资源化利用。