稻壳连续热解特性研究

在自行研制的生物质连续热解反应装置上进行稻壳连续热解和二次裂解实验研究。随着稻壳热解温度的提高,炭产率降低,气体产率增加,液体产率先增加后减少;随着滞留时间的减少,炭产率、液体产率增加,气体产率减少。稻壳热解气以CO2和CO为主,且二者为竞争关系,热解温度提高,CO2产量降低,CH4、H2、C2H4、C2H6产量增加,CO的产率变化不大;滞留时间对热解气组分影响不大。二次裂解温度提高,裂解气中的H2、CH4、C2H4含量明显增加,二次裂解温度为800℃时,H2产率达到12%。稻壳500℃热解挥发物600℃二次裂解木醋液中醋酸含量高达49.44%,焦油中检测到的物质主要为丙酮和异丙醇。     

温度对小龙潭褐煤流化床热解产物影响的试验研究

在改进热解产物收集方法的基础上,在内径为32 mm的流化床热解试验台上进行了温度对小龙潭褐煤热解产物影响的试验研究.结果表明:当反应温度从550℃升到750℃时,半焦产率从51%降到40%,煤气产率从14%升高到26%;焦油和热解水产率随着温度的升高先增大后减小,在650℃左右时达到最大值,分别为8%和14%;H2、CH4、CO的产率和在热解煤气中的体积分数都有明显的增加,而CO2体积分数却大幅下降,热解煤气的低位热值从10 MJ/m3上升为13MJ/m3;热解过程中的氮、硫析出率分别从33%、51%上升为60%和63%.     

杨木微波热解产气特性实验研究

以杨木为研究对象,利用自行设计的钟罩式生物质微波热解实验装置,研究杨木在不同微波功率下热解的产气特性,探讨微波功率和热解终温对热解过程产气成分、产气率和热值的影响规律,并引入热解气化效率概念。实验结果表明:在不同温度段,杨木微波热解产生的气体各组分体积分数的相对大小有差异,微波功率增加,对CO、CO2和CH4的产生起到一定的促进作用,而对H2的产生影响不明显。随着热解终温的升高,热解产气中CO、CO2、CH4和H2的体积分数均有所增加。提高微波功率和热解终温均可提升热解产气率,增大产气热值峰值,提高热解气化效率。     

稻壳热解气化特性的试验研究

以稻壳为试验原料,DHC-32为催化剂.高纯N2为载气,在管式炉中研究了热解温度和DHC-32催化剂对稻壳热解气化特性的影响.试验结果表明:稻壳热解气中H2,CO含量随热解温度升高而增加,CH4CO2含量随热解温度升高而呈下降趋势;添加DHC-32催化剂后,未改变H2,CO,CH4,CO2含量随热解温度的变化趋势,但对4种气体的相对含量有一定的影响;在试验温度范围内,添加10%DHC-32催化剂比3%DHC-32催化剂对稻壳热解气影响更大一些.     

烟煤煤焦的CO2气化反应

采用TG-FTIR方法,在反应温度为950～1300℃时,研究了几种典型煤种及其在高温下慢速和快速热解煤焦的CO2气化反应特性.对4种原煤及其1200℃快、慢速热解条件下煤焦气化产物CH4和CO进行了实时检测和分析.同时对煤焦的孔隙结构和化学组成进行了分析.结果表明,各种热解煤焦的反应速率随气化温度的升高而增大,当达到最大值后随温度的升高而下降;4种煤焦的活化能随热解和气化温度的升高而增大;煤焦气化过程释放CH4和CO的特性与原煤的趋势相似,但原煤热解气化过程中释放CH4的质量浓度比不同热解速率制得煤焦的热解气化释放CH4的质量浓度高出2个数量级,快焦相比慢焦释放出更高质量浓度的CH4;各种煤焦的BET比表面积都较小(除神府慢焦外都小于2 ㎡/g);快焦的气化活性比慢焦的好.     

热解温度对2种煤在流化床中热解产物的影响

利用小型流化床热解试验台,对比分析了小龙潭褐煤和李嘴孜烟煤在不同热解温度下的热解过程,获得了不同热解温度下热解产物产率和成分的变化规律.结果表明:与李嘴孜烟煤相比,煤化程度较低的小龙潭褐煤热解后产生的煤气产率较高,煤气中H2和CO2的体积分数较高,CH4的体积分数较低,焦油产率较低,焦油中烷烃类质量分数较高;当热解温度从500℃升高至700℃时,小龙潭褐煤和李嘴孜烟煤的煤气产率均明显升高,半焦产率有所降低;焦油和热解水产率随着温度的升高先升高后降低,在550~600℃内达到最大值;随着热解温度的升高,煤气中H2的体积分数明显升高,而CO2体积分数则有所降低,同时焦油中烷烃类质量分数降低,萘类芳烃类质量分数升高.     

二次热解对污泥热解产物影响的研究

针对上海市污水污泥,以提高热解气体、抑制热解焦油为目标,利用两段固定床反应器,研究二次热解温度对污泥一次热解挥发分的热解特性的影响。利用气相色谱定量研究不同二次热解温度下热解气中H2、CO、CO2、CH4的含量变化。利用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用仪(GC×GC-TOFMS)定性研究不同二次热解温度下热解油化学组分。结果表明:二次热解温度高于600℃时,热解气体产率明显增加,液体产率明显减少。这表明,在仅改变上段固定床二次热解温度的条件下,一部分污泥热解油通过高温二次热解转化为气体。其中CH4是受二次热解影响最大的气体,相比于一次热解,当二次热解温度高达700℃时,CH4的累计释放量增加了7.0倍,这表明热效应明显促进了污泥热解挥发分的脱甲烷反应。为了更好地揭示污泥热解油转化成热解气的机理,运用GC×GC-TOFMS分析污泥热解油中上千种化合物。我们猜测长链脂肪含氮化合物主要通过脱甲烷反应产生CH4。酮类通过脱羧反应生成CO。     

有机钙盐预处理纤维素的热解试验研究

摘要：在管式炉上进行了预处理纤维素（CaFA纤维素）的热解实验，研究了预处理对纤维素热解特性的影响。样品红外压片分析显示预处理影响了纤维素组成单元吡喃环的稳定性，且CaFA纤维素出现了明显的羧酸根官能团振动。热解实验表明：预处理使得纤维素的半焦和气体产率增加，生物油产率下降。CaFA纤维素最大生物油产率为0.496(g/g)，相比未处理纤维素最大生物油产率降低19.1%。CaFA纤维素的气体产物中，CO含量减少，而CO2、CH4和H2含量增加，一定程度上提高了热解气相产物中的氧含量。GC-MS分析表明预处理对纤维素生物油组分具有明显的选择性，CaFA纤维素生物油中，大分子糖类及其衍生物的相对含量显著减少，而小分子酮类物质明显增加。     

高温移动床废轮胎与生物质直接热解制气性能研究

对以不同比例组成的废轮胎与生物质均匀混合物在移动床内高温直接热解的制气性能进行了研究,考察了温度和废轮胎含量对产物产率、气体组分以及热值等影响。结果表明,温度对直接热解气产率和热值影响较大,温度越高,气体产率越大而热值越小;混合物中废轮胎含量增大,热解气中碳氢气体含量增多而含氧气体减少,气体产率逐渐减小而热值增大。温度升高,合成气(H2+CO)含量和H2/CO比值均增大;废轮胎含量增大,合成气(H2+CO)含量和H2/CO比值先增大后减小。当热解温度为1 000℃,废轮胎含量为35%时,热解产物中(H2+CO)含量最高为61%,且H2/CO的比值达到最大值为1.53,有利于作为工业合成气原料。同一温度下,混合物直接热解气热值远远高于生物质单独热解,说明废轮胎的掺入有助于优化热解气组成,提升燃气品质。     

块状废轮胎固定床热解特性实验研究

国内外对于废旧轮胎热解的研究大多集中在对轮胎小颗粒的探索上,对于破碎成本较低的大块状轮胎的热解较少有人涉及.为了探究块状轮胎的热解特性,文章在外热式固定床热解炉上进行了不同热解温度下块状废轮胎热解特性的实验研究.结果表明:块状废轮胎热解产生的燃气成分主要为CH4,H2以及大分子烃类CnHm,且其燃气产率随热解温度的升高而增加.当热解温度高于550℃时,热解产物CnHm有二次裂解现象,热解产生的燃气具有较高热值;热解温度为600℃时,燃气热值可以达到26 MJ/m3;随着热解温度的提高,热解炭中挥发分含量减少,固定碳含量略有增加,热解温度对热解油及热解气产率影响明显.与小颗粒轮胎相比,块状轮胎热解气中小分子气体CH4,H2等含量相对较少,而大分子烃类含量相对较多.热解产物产率方面,热解炭和热解气的产率更大,焦油产率降低.     

热解温度和时间对煤热解过程中汞析出的影响

采用国际通用的Ontario-Hydro法,对150目的煤粉在氮气气氛下不同热解温度和时间下进行的热解研究,测试结果表明：汞总释放率随时间呈现递增趋势,热解时间对汞的形态分布影响很小。汞总释放率随着温度的升高几乎呈线性关系增长,而且随着热解温度的升高,元素汞占总汞的比例先变大再变小。元素汞在热解过程中始终是气态汞的主要形态。不同的煤种对汞释放率有影响,变质程度较低的兖州煤汞的释放率较低,变质程度较高的大同和神华煤的释放率相对较高。     

Techniques for studying and modeling coal pyrolysis and their relevance to biomass and wastes

Pyrolysis is the first step in the thermochemical conversion of any organic material. It plays a key role in coal conversion, where processes like combustion, gasification and hydrogenation include pyrolytic reactions as a starting step, and is the basic process in cokemaking. In the long history of industrial use of thermochemical coal conversion, various methods have been developed for feedstock characterization and for the main chemical reactions. Furthermore, approaches have been established to describe pyrolysis behavior quantitatively and to provide tools for reactor modeling. The main experimental techniques are reviewed and their relevance for the treatment of other solid feedstocks like biomass and wastes is discussed.     

生物质的热裂解与热解油的精制

生物质能属于可再生能源，其利用符合社会可持续发展的原则。生物质在中等温度下(约500℃)热裂解主要得到热解油。介绍了温度对热裂解过程的影响、热解油——水的二元相图、热裂解过程的机理和热解油的特性，综述了催化剂种类，溶剂等对热解油催化裂解的影响。结果表明，催化剂H-ZSM-5的脱氧效果最好，以四氢萘为溶剂时，精制油的收率大幅提高，达39．4％。     

高含灰量海藻热解产物及热解特性研究

对高含灰海藻进行水洗和酸洗预处理,比较了预处理前后海藻的基本特性及在700℃时管式炉热解产物成份,并进行了动力学特性分析。结果表明:高含灰海藻酸处理后,含灰量由34.9%降为12.4%,有机挥发份从56%升为64%,热值由8.89MJ/kg上升为17.65MJ/kg;高含灰量对海藻热解有明显影响作用,处理前海藻有机物有两次降解峰,而水洗和酸洗后海藻在500℃以下几乎降解完全;海藻在700℃时,热解产气率(87mL/g)低,焦油含量少(15%),经水洗和酸洗后的原料产气率高(195mL/kg),焦油得率36%;通过建立热解动力学模型,得到了原料的活化能E和频率因子。     

纤维素热裂解试验研究及分析

利用自行设计的固定床热裂解试验系统,在不同压力条件下,研究了纤维素的热解行为,在常压下分别考察热解温度、N2流量对热解产物的影响。研究结果表明,热解温度为450℃时,可得到较高收率的液体产物,并且液体产物的收率随着N2流量的增加而降低。当压力降低时,在450℃热解温度下液体产物的收率最高,为58.6%,比常压热解提高12.3%,生物油中水分含量随着热解温度的升高而升高。试验对在不同真空度下热解得到的液体产物进行了元素分析。     

生物质裂解油催化裂解精制机理研究(Ⅰ)——生物质裂解油及其催化裂解精制油的物性及组成

通过生物质裂解油和催化裂解精制油的物性和化学分析显示催化裂解精制油的密度、粘度、水含量较生物质裂解油明显降低,而pH值和热值明显提高。催化裂解精制油的碳含量较生物裂解油增加,氧含量降低。催化裂解精制油中的酸、醛、酮、糖和醇含量明显降低,酚和芳烃含量明显增加。说明经过催化裂解精制后的精制油的品质较精制前的生物裂解油明显提高。     

生物质热解液化技术研究现状

对生物质热解液化技术及其液化机理进行阐述,并介绍国内外生物质热解反应器类型及其发展现状,分析热解过程中的影响因素。生物质热解液化技术很大程度上能缓解当今社会的能源危机和环境污染,是人类开发可再生资源的一种有效途径。     

Biomass Pyrolysis-Current status and future directions

The declining reserves of fossil fuels and fossil fuel-related environmental issues, especially greenhouse gas (carbon dioxide, methane) emissions, have posed a great threat and challenge to the sustainability of the world economy, the global environment, and hence the quality of life of human beings. Biomass pyrolysis could help reduce both the world’s dependence on oil and CO₂ production. These bio-oils have the potential to cut CO₂ emission because they are made up of plants that use CO₂ for growth. There is a need to integrate process operation and reactor design to improve the effectiveness of different processes used for biomass to produce multiple products using a combination of technologies.