การบ่งความสามารถในการเผาไหม้ของถ่านหินในรูปของ ค่าพลังงานกระตุ้นเฉลี่ยทางน้ำหนัก

Abstract

ในการนำถ่านหินมาใช้เป็นเชื้อเพลิง ควรทราบถึงความว่องไวของเชื้อเพลิงเพื่อจะใช้ทำนายปรากฏการณ์การเผาไหม้ที่เกิดขึ้นจริงในการใช้งานระดับอุตสาหกรรมได้ หรือใช้เลือกเชื้อเพลิงที่เหมาะสมกว่า งานวิจัยนี้ศึกษาถึงคุณสมบัติทางด้านความสามารถในการเผาไหม้ของถ่านหินในเทอมของ ค่าพลังงานกระตุ้นเฉลี่ยทางน้ำหนัก (Weighted Mean Activation Energy, Em) และอุณหภูมิที่มีอัตราการเผาไหม้สูงสุด (Peak Temperature,PT) โดยทำการทดลองการเผาไหม้ของถ่านหิน 10 ตัวอย่าง ซึ่งมีปริมาณคาร์บอนคงตัว ปริมาณสารระเหยได้ และค่าความร้อนของถ่านหินอยู่ในช่วง 22.13-78.08, 7.36-44.03 เปอร์เซนต์ และ 2,798-7,018 แคลอรีต่อกรัมตามลำดับ ช่วงอุณหภูมิที่ศึกษา 25-1200 องศาเซลเซียส ภายใต้สภาวะของอากาศโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ทางอุณหภูมิและความร้อน (Simultaneous DTA and Thermogravimetric Analyser) ถ่านหินที่ใช้มีขนยาดเล็กกว่า 75 ไมโครเมตร ปริมาณ 20 ±0.5 มิลลิกรัมต่อครั้ง โดยเพิ่มอัตราการให้ความร้อนจาก 2 เป็น 10 และ 20 องศาเซลเซียสต่อนาที จากการทดลองพบว่าเมื่ออัตราการให้ความร้อนเพิ่มขึ้นจาก 2 เป็น 10 และ 20 องศาเซลเซียสต่อนาที จะได้อุณหภูมิที่มีอัตราการเผาไหม้สูงสุด,PT เพิ่มขึ้นอยู่ในช่วง 317-494, 355 – 595 และ 380-635 องศาเซลเซียส และค่าพลังงานกระตุ้นเฉลี่ยทางน้ำหนักลดลงอยู่ในช่วง 30.30-91.44, 29.23-60.22 และ 18.71-60.20 กิโลจุลต่อโมลตามลำดับ และพบว่าว่า Em จะมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณสารระเหยได้ลดลง ปริมาณคาร์บอนคงตัว และค่าความร้อนของถ่านหินเพิ่มขึ้น ที่อัตราการให้ความร้อนเดียวกับพบว่าค่า Em สัมพันธ์กับ PT โดยมีแนวโน้มไปในทางเดียวกัน ดังนั้นจึงสามารถใช้ค่า Em เป็นค่าที่แสดงถึงความสามารถในการเผาไหม้ของถ่านหินแทน PT ได้ และสามารถใช้จำแนกถ่านหินออกเป็น 3 กลุ่ม คือ กลุ่มที่มีความสามารถในการเผาไหม้สูง (Em อยู่ในช่วง 29.83-48.05 กิโลจุลต่อโมล) ปานกลาง (Em อยู่ในช่วง 42.37-74.18 กิโลจูลต่อโมล) และต่ำ (Em อยู่ในช่วง 58.31-88.10 กิโลจูลต่อโมล)