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.     

生物质热解气重整试验平台设计与试验

针对热解气焦油含量高、热值低的问题,文章基于焦油催化裂解和热解气气化重整原理,提出了生物质热解气重整工艺路线,并设计、搭建了生物质热解气重整试验平台,该试验平台主要由热解、催化重整、产品收集、控制系统等组成。以玉米秸秆为原料,在该试验平台上开展了热解气重整试验,试验结果表明:在以石英砂作为惰性材料的条件(高温裂解)下,热解气产率为33.8%,焦油转化率为64.3%;在玉米秸秆炭催化裂解条件下,热解气产率为37.8%,焦油转化率72.6%;高温裂解和催化裂解条件下生成的热解气的热值均达到了17MJ/m3以上。热解气重整试验平台达到了设计目的,为热解气重整研究提供了理论支持和技术支撑。     

污泥-花生壳共热解气相产物研究

采用外热式反应釜,以CH_3COOK为催化剂进行污泥-花生壳共热解气相产物的研究。考察花生壳添加量、热解温度、催化剂添加量、热解时间对共热解气相产物的产率、组成和热值的影响。研究结果表明:随着花生壳添加量的增加,气相产物的产率和热值均先增大后减小,花生壳添加量为80%时,气体热值达到最大,CH_4体积百分数达到10.57%;随着热解温度的升高,气相产物的产率和热值均先增大后减小,H_2体积百分数呈增大趋势,热解温度为600℃时,气体热值达到最大,CH_4体积百分数达到21.86%;随着催化剂添加量的增加,气相产物的产率和热值均先增大后减小,催化剂添加量为6%时气体热值达到最大;随着热解时间的延长,气相产率迅速增大后趋于平缓,气体热值缓慢增大后减小,热解时间为150 min时,气体热值达到最大值27.92MJ/m3,CH_4体积百分数达到28.33%。     

玉米秸和稻壳热解产物的分布规律

研究了玉米秸和稻壳热解产物在不同反应温度和停留时间下的分布规律.试验结果表明,400℃时热解产物中液体质量分数接近50%;随着反应温度升高,大分子的碳氢化合物逐步裂解,气态产物逐渐增多,800℃时气体产物质量分数超过了55%.反应温度对热解产物的分布具有显著影响,而停留时间影响较小.随着反应温度升高,H2含量明显增加,CO和CO2含量明显降低,CH4含量受温度的影响较小.当反应温度在400～500℃时,热解气体的低位热值在11～15 MJ/m3;反应温度超过500℃时,气体热值在15～16.5 MJ/m3.     

中药渣固废的碳酸钾催化热解特性与产物分布规律

以木本中药渣为原料,采用浸渍法负载不同含量K₂CO₃催化剂;通过热重实验,分析中药渣催化热解特性和热解特征参数,并采用Starink法进行动力学分析,计算催化热解反应的表观活化能;使用固定床热解炉,优化催化热解反应条件,考察不同K₂CO₃负载量对热解产物分布的影响规律。热重结果表明,K₂CO₃能显著降低中药渣的初始热解温度和最大热解温度,从而降低热解快速失重段的反应活化能;且K₂CO₃负载量越大,催化热解效果越好。热解实验证实：K₂CO₃含量为中药渣催化热解反应的最主要影响因素,它可加速生物基大分子的低温解聚和热解中间产物的催化裂解,既可降低热解油产率,又能大幅提升H₂、CO和C₂H₆等小分子低碳烃气体的产率,且有利于提高热解气的H₂/CO比例。     

湿牛粪在固定床反应器内热解制富氢气体参数研究

为探索湿牛粪热解气化制富氢气体的参数,以湿牛粪为研究对象,在固定床反应器内采用单因素试验法,对不同温度、水分质量分数、升温速率和进料温度条件下,热解气产率、H_2产率、热解气成分、热值和碳转化率的变化进行实验研究和分析。结果表明:随着温度的升高和水分质量分数的增加,H_2容积百分含量、热解气产率和热值增大;当反应温度从700℃升至900℃时,H_2容积百分含量从35.99%增至49.19%,单位干物质产气量从277.37 mL/g增至924.26 mL/g,气体的热值从3681.58 kJ/m~3增至6167.56 kJ/m~3。升温速率和进料温度对H_2容积百分含量和产气率的影响不明显,在不同升温速率和进料温度条件下,H_2容积百分含量波动幅度较小。     

运行和设计参数对生物质热解制取燃料气的影响

传统的用来生产工业和民用中等热值气体的生物质热解过程面临着两个缺点，即产气率低和高含量的气相焦油蒸汽引起的下游设备的腐蚀．为克服这些缺点，在保证热解气热值几乎不变的条件下，在实验室内的一套热解系统中研究了运行和设计参数对生物质热解过程的影响．研究的参数包括反应温度、挥发相在热解炉中的停留时间、生物质原料颗粒的预处理、外部加热炉的加热速率和热解炉的热质传递能力．此外，本文还研究了一个独立的裂解炉的运行温度和热解炉的几何形状对燃料气生产的影响．结果表明，上述参数对生物质热解气的产率是敏感的，而且热解气的热值始终在13～15MJ／m^3之间变化．这一热值确保热解气可以较好地用作燃气轮机的动力燃料或炊事燃料．     

真空条件下金属氧化物催化废轮胎热解研究

最终热解温度为520℃的条件下，在耙式固定床反应器中研究了废轮胎橡胶粉添加不同金属氧化物作催化荆时的真空热裂解特性。实验表明，在添加2．5％CaO、ZnO真空热解时油收率有所增加，为48％左右。CaO、ZnO分别与TiO2混合后进行真空热解实验，油产率大幅度下降，而气体产率显著上升，热解炭中炭质结焦物明显降低。如ZnO／TiO2使热解气产率达到24．82％，气体热值达到28．76MJ／m^-3。添加各种金属氧化物后，热解油中的总硫含量最低为0．522％，接近国家10号重柴油标准，热解气中的H2S含量降低到25mL／m^2，体现出一定的脱硫效果。     

两面针药渣气化工艺条件的试验研究

以水蒸气为气化剂，对两面针药渣进行热解气化工艺的研究，考察了热解气化终温、物料粒径、升温速率等因素对两面针药渣热解气化过程的影响。研究结果表明，两面针药渣热解气化的理想条件是热解终温为1100℃、慢加热速率1．02℃／s、粉末（过45目筛）状药渣，可以得到热值为11MJ／m^3的洁净燃气，产气率为1．5m^3／kg。     

不同催化剂下玉米秸秆热解产物特性研究

在管式加热炉中对玉米秸秆进行了热解实验研究,分别在纯秸秆热解和添加催化剂(CaO、循环流化床锅炉炉渣、炉灰)的条件下进行了对比实验研究.实验结果表明,添加催化剂后热解气中COz体积含量都有显著下降,同时,添加催化剂后热解气中可燃气成分在增加;通过实验还发现,添加炉灰能够得到最高气体产率、最低液体产率.添加炉渣能够得到最高的气体热值,与纯秸秆热解相比,气体热值提高了75.4%.     

不同粒径棕榈壳的热失重过程及产物特性分析

采用小型固定床与热重分析仪、气相色谱-质谱仪和比表面积分析仪等,考察不同粒径下棕榈壳的热失重过程与产物特性。结果表明:随着粒径的增大(0.9~50.0 mm),棕榈壳热解主失重阶段的失重量明显降低,第1个失重速率峰的温度前移29℃,同时峰值增加22.18%/min。600~850℃下,棕榈壳热解气体的产率随粒径的增大而增加,但粉状组(≤0.9 mm)的低位热值最高。改变粒径对热解焦油(主要为苯酚和乙酸)的种类影响较小。半焦产率随粒径的增大而增加,但其CO_2气化反应性明显下降。     

上吸式生物质秸秆气化炉的设计与试验研究

设计一台上吸式生物质秸秆气化炉,并进行热解气化试验,分析不同气化剂量对炉内温度的影响以及温度和秸秆种类对产气成分的影响。试验结果表明：气化剂量对炉内温度及炉内温度对产气成分含量的影响均较大;秸秆种类也对产气的热值有较大的影响,稻草热解可燃气热值4．1MJ／m^3,油菜秆热解可燃气热值4．9MJ／m^3,玉米秆热解可燃气热值5．5MJ／m^3。     

水蒸气氛围下甘蔗渣热解气化条件的研究

在试验条件下，考察反应温度、升温速率、物料颗粒大小等因素对蔗渣在水蒸气中的热解气化特性的影响。试验结果表明，热解终温越高，物料粒径越小，越有利于产生高质量的热解气。热解终温是热解气化过程主要的决定因素，在先到达热解终温，再通入水蒸气的操作条件下，升温速率的改变对气化效果的影响并不突出。试验在最佳条件(采用粉末物料，在1000℃下进行热解)下，可以得到高热值(10MJ／m^3)合成气和较高的产气率(1．7m^3／kg)。     

生物质固定床热解特性的试验研究与分析

对稻杆、稻壳、木屑在固定床热解反应器内的热解特性进行研究,考察热解反应温度和生物质种类对热解特性的影响,分析了热解产物的性质。结果表明,三种原料热解气的热值在１２０００￣１５０００ｋＪ／Ｎｍ＾３之间,可满足民用煤气的热值要求;产气率一般为０．２５￣０．４５Ｎｍ＾３／ｋｇ,其中稻壳的产气率最低;温度对热解产气率、生物油产率的影响很大,对热解气组份、热值、气流率及半焦产率影响也较显著;生物油的特性数据     

生物质气流床气化的热解前处理工艺

考察了热解作为生物质气流床气化前处理工艺的可行性,热解温度对气、液、固3种形态产物的产率和各方面的性能有不同程度的影响。通过半焦的电镜图片分析,证实了热解后生物质的多孔结构比较明显,使其有一定的吸附能力;通过元素分析比较了原料和热解产物中各元素含量的差别,说明热解可以显著提高半焦中碳元素含量,降低半焦中氧元素含量;考察了热解气中各组分在不同温度下的变化规律;通过原料和产物的热值比较,证实了热解可以显著提高气化原料的热值,为下一步的气化反应提供了有利条件。     

木质素热解制备焦炭的试验研究

利用管式炉热解装置在不同温度下对工业废弃的木质素进行热解制备焦炭的试验研究,对热解焦炭的产率和各项指标进行了分析。结果表明:当热解温度从300℃升高至700℃时,焦炭产率从72.94%下降至39.79%;焦炭中固定碳含量不断升高,热值从29.19 MJ/kg逐步升高至31.62 MJ/kg;当热解温度从300℃升高至600℃时,焦炭的比表面积从0.47 m2/g迅速升至13.63 m2/g,碘吸附值由185.51 mg/g增大到320.64 mg/g,而随着热解温度继续升至700℃时,焦炭的比表面积和碘吸附值迅速降低。因此,热解温度有利于焦炭品质和吸附性能的提高,但过高的热解温度会对焦炭的吸附性能起到一定的抑制作用。     

花生壳和松木屑固定床低温热解特性的实验研究

分别以花生壳和松木屑为原料在固定床上进行低温热解实验,探究热解温度对热解产物产率的影响。利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对热解所得生物油组分进行定性分析,并对生物油中的愈创木酚进行定量分析。结果表明:花生壳和松木屑热解过程中半焦的产率都随热解温度的升高而降低;生物油的产率都随热解温度的升高先升高后降低,且都在500℃达到最大值,最大产率分别为13.14%和20.41%;热解气体的产率都随热解温度的升高而升高。两种生物质热解生物油中各类组分的含量随热解温度的升高发生不同的变化,其中愈创木酚的含量都随热解温度的升高先升高后降低,并在400℃达到最大值。     

快速外热式热解工艺对生物质热解产物的影响

焦油一直是生物质热解技术发展的瓶颈。文中研究了快速外热式热解工艺对生物质热解产物的影响。研究表明:快速外热式热解工艺可以有效地避免常规热解过程中出现的原料夹生问题,缩短从加料到开始热解的时间,减少温度上升期间焦油的产生;由于热解温度高,速度快,大分子芳香族化合物发生二次热解,支链断裂生成小分子的烷、氢等物质,提高了热解气的产率和热值;焦油中CmHn等较大分子通过热解和重整的方式变成生物质气,降低了热解产物中焦油含量;热解过程中,由于生物质炭中的芳香族化合物分解成小分子的烷烃、烯烃等进入生物质燃气中,剩余的主要是固定碳,所以生物质炭的产率较低,其它物相与灰烬的相同。     

生物质废弃物在回转窑内热解研究--Ⅱ.热解终温对产物性质的影响

考察了不同热解终温下木块和稻壳在回转窑内热解产物－燃气、焦油和炭的成分和性质的变化。在试验温度范围内,热解气体热值约10．0－15．9MJ／Nm^3,密度1.21-1.52Nm^3/kg,且随热解终温变化呈规律性变化,木块炭的热值为29.0-33.9MJ／kg,稻壳炭则为17.6-20.8MJ/kg,热解终温的提高使炭中挥发份的降低,灰分增多,从而导致热值的降低;炭的C含量高于原始物料的C含量,而H、O则相反;元素残留率的计算表明,热解过程中H和O元素的脱除易于C元素。热解终温对焦油中饱和烃、芳香烃成分含量的影响不大,饱和链烃成分主要集中为C14－C34正构烷烃和含末端双链烯烃的碳分子链,芳香烃主要为蒽（菲）、芘、萤蒽及各自衍生物的稠环芳烃。