《表1 不同碳材料的介电损耗正切值[21]》

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《微波技术在煤热解工艺中的应用现状》

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Note:1 Measurement conditions:microwave frequency was 2.45 GHz，temperature was 298 K.2 Measurement temperature of active carbon*was 398 K

多数碳材料具有良好的吸波性能，能将微波能转化为热能，间接加热其他不吸波物质或在多相反应中起催化作用。碳材料在微波场中被加热的特性是由它的介电损耗决定的，介电损耗可用其介电损耗正切值tanδε定量表示，如表1所示[21]，可以清楚地看到煤的吸波性能很低，焦炭的吸波性能大概是煤的3~5倍。Liu等[22]也发现煤是弱吸波性材料，而焦炭在微波场中具有较好的升温特性，可被选为煤微波热解的吸波剂。Jo等[23]证明在粗甘油微波热解中碳质催化剂具有氢气选择性，能促使氢气生成，产生高热值、“富氢”合成气。与添加碳材料吸波剂的生物质微波热解相比[4]，煤微波热解添加的吸波剂多为半焦、焦炭以及各种残渣等廉价碳材料[24-25]。郝英轩等[26]使用焦炭作为吸波剂，发现“热点效应”是煤焦油在微波场中“轻质化”的主要原因。刘全润等[24]以半焦为吸波剂研究低变质煤微波热解特性。研究结果表明，添加一定量的半焦作为吸波剂能有效地协助低变质煤微波热解，提高煤焦油和煤气产率。他们[27]进一步研究了四种碳材料吸波剂（活性炭、550℃-焦炭、650℃-焦炭和750℃-焦炭）对煤微波热解升温速率的影响。当微波功率为700W时，650℃-焦炭、750℃-焦炭和活性炭在2 min内温度均上升到700℃，都有较高的升温速率。但活性炭和焦炭升温原因不同，活性炭是由于有较高的介电损耗，而焦炭则是因为在热解生成时微观结构产生了变化。刘淑琴等[20]测试了活性炭、碳化硅、褐煤的介电性能，研究了不同微波吸收剂对褐煤微波热解的促进作用。研究结果表明，在微波频率2.45GHz和常温条件下，活性炭的介电性能最好，其次是碳化硅，褐煤的介电性能最差。添加活性炭的褐煤微波热解升温速率是褐煤微波热解升温速率的2~3倍，微波热解效率显著提高。