炉内反应管内径为48 mm、长度为1 600 mm,采用三段电加热,恒温段1 200 mm。系统上部为给粉装置,稻壳粉由刮板式给料机给料,再由一次风携带后通过水冷给样管注入反应管,给样管与反应管间则通预热的二次风,一、二次风混合后将样品送入炉中反应。一次风流量为1 L/min,二次风流量约为4 L/min,具体流量根据不同反应气氛、温度条件下停留时间控制的需要进行调节。气体以层流携带流形式在反应管内向下流动,其中的颗粒快速加热(加热速度10
4℃/s以上,取决于颗粒尺寸和炉温)、热解或燃烧,反应的气体、固体产物由反应管下部连接的N
2淬熄水冷取样管收集,其后利用玻璃纤维滤筒(
Φ 20 mm × 90 mm)收集焦颗粒或灰颗粒样,用于后续的特性分析,而气体则由真空泵抽吸排出。实验时,炉温设定为900℃、1 000℃、1 100℃、1 200℃和1 300℃,接近实际生物质悬浮燃烧锅炉主燃烧区温度范围。热解在N
2气氛下进行,但反应气体中添加约1%的O
2以燃烧掉部分挥发分,避免焦油、碳烟等大量生成影响热解过程
[11]。燃烧在O
2/N
2或O
2/CO
2气氛下进行,O
2/N
2气氛燃烧时O
2浓度为21%或10%,以研究燃烧气氛和氧浓度变化对颗粒成灰的影响。值得指出的是,O
2/N
2燃烧时O
2浓度设定涵盖了实际生物质悬浮燃烧锅炉主燃烧区O
2浓度范围,而O
2/CO
2燃烧实验采用一个O
2浓度,其目的是通过与相同氧浓度O
2/N
2燃烧对比观察燃烧气氛改变的影响。为便于比较,热解和燃烧实验时给粉量均控制在14 g/h;颗粒在管内反应停留时间约为1.5 s,通过反应气体流量进行控制。