油泥-煤混合热解挥发分析出特性

利用热重分析的方法对含油污泥、煤及其混合试样的挥发分析出特性进行研究,分析了含油污泥、煤的混合比例及升温速率对含油污泥-煤混合热解过程的化学动力学参数和挥发分析出特性参数的影响规律.实验结果表明,随着混合试样中含油污泥含量的增加,挥发分析出份额越大,混合试样总失重量增加;混合试样的热解反应整体活化能要小于两种单一组分;煤中加入少量的含油污泥就可以使挥发分初析温度显著降低,挥发分析出的温度区间在含油污泥质量分数为33%左右时达到最大;当混合试样中含油污泥质量分数超过33%时,挥发分析出高峰时的温度接近含油污泥,且挥发分最大析出速度、挥发分析出特性指数随含油污泥含量的增加而增大,增加含油污泥对混合试样挥发分的析出有明显的促进作用;在10～30,℃/min的变化范围内,热解曲线随升温速率的增大向高温方向偏移,挥发分析出特性指数随升温速率的增加略有增大,升温速率的增大对于挥发分的析出略有促进作用.     

锡林浩特煤热解特性的TG/DTG分析研究

采用TGA/SDTA85le型热重/同步差热分析仪研究了锡林浩特煤(XLHT)的热解特性,考察了不同的热解温度、升温速率以及颗粒粒度对锡林浩特煤热解特性的影响,研究表明:随热解温度的升高,XLHT挥发分析出增加,当热解温度达到850℃以上时,挥发分析出量基本不变;随煤样颗粒粒度的减小,XLHT热解最大失重率减小;随着升温速率的提高,煤热解的最大失重速率随之提高,但最终失重量主要由热解终温决定,升温速率对其影响不大。     

基于分布式活化能模型的污泥热解特性研究

文中通过非等温热重实验,并利用分布式活化能模型,对污泥热解特性与动力学参数随热解温度及升温速率的变化规律进行分析。实验结果表明:污泥热解过程主要分为脱水(室温~205℃)、脱挥发分(205~550℃)及碳类无机物热分解(550~800℃)3个阶段,并随升温速率升高(15、20、50℃/min),挥发分失重速率增大,且热解特征值向高温侧移动;模型计算结果表明:污泥热解活化能分布在70~180 k J/mol之间,随转化率升高,活化能与指前因子均呈先增加再降低的趋势,二者存在一定的补偿效应。     

生物质高温分解产物析出特性的试验研究

采用TG/MS联用仪对3种典型生物质(玉米秸秆、玉米芯和稻秆)在高温分解过程中气相产物的析出特性进行了试验研究,分析了温度、升温速率、氧浓度、生物质种类对其的影响.结果表明:轻质组分的析出集中于挥发分大量热解的温度区域,而焦油组分的析出没有明显的温度窗口;升温速率对各产物析出的影响有限,随着升温速率的增大,挥发分析出特性指数增大,活化能降低,更易于产物析出;有氧环境更有利于热解温度区产物的析出,相比有氧条件下氧浓度的改变,产物的析出对有、无氧更敏感;3种生物质的产物析出量受挥发分含量的影响由大到小依次为:稻秆>玉米芯>玉米秸秆.     

芦苇热解过程的动力学模型研究

采用热重实验对芦苇的热解特性进行了研究,并采用2种动力学模型对不同升温速率(10、20、30℃/min)下芦苇热解过程进行了动力学研究。实验结果表明,芦苇热解主要分为水分析出阶段(30~120℃)、解聚过程阶段(120~237℃)、挥发分脱除阶段(237~369℃)及无机物和残留有机物的分解阶段(369~682℃),并且随着升温速率的增大,热解温度特征点向高温侧偏移。模型计算结果表明,n级单一反应模型在n=1时拟合程度最高,主要遵循一级反应,活化能分别为30.70、34.60、33.01 k J/mol;分布式活化能模型计算得出的活化能处于30~116 k J/mol之间。通过对比2种模型的计算结果,得出分布式活化能模型能更好地反映芦苇的热解过程。     

植物化工醇废液热解动力学研究

为了研究植物化工醇废液的热解反应机理,将废液置于氮气气氛下进行加热反应。利用热重分析仪考察了不同升温速率对废液热解反应影响,得到了TG/DTG曲线。实验结果表明废液热解反应有五个波动峰,以及蒸发、热解和无机盐反应三个过程,利用Coats-Redfern法计算了动力学参数,热解过程活化能和频率因子均最小,无机盐反应过程最大,活化能大小与升温速率和反应阶段有关。改变升温速率并不会明显改变热解反应特性,热解过程主要是挥发分析出,失重比和失重速率均最大。     

神华煤液化残渣的热解特性

在TGA/SDTA851热重分析仪上,以N_2为载气,在气体流速为20 mL/min,升温速率分别为20℃/min、40℃/min、60℃/min和80℃/min,终温1100℃的条件下,进行了煤液化残渣的热解特性研究实验,得到了不同升温速率下神华煤液化残渣热解的TG和DTG曲线,表明神华煤液化残渣的热解是分两步进行的．在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体溢出引起热解失重,在低温度段180～450℃,挥发分迅速释放；高温段则主要是一些高分子有机质的热解过程．此外,研究了粒径对热解特性的影响．研究发现,随着粒径的增加,残渣的最大挥发分释放速率逐渐减小,而最大挥发分释放速率对应的温度逐渐增加．利用Freeman-Carroll法得到煤液化残渣的动力学参数,为煤液化残渣的有效和经济利用提供理论依据．     

阳极热解挥发分氢气和甲烷的析出特性研究

对阳极热解挥发分组分氢气和甲烷的析出特性进行了研究。在小型固定床反应器上对生阳极样品进行了热解实验,考察了不同升温速率和不同阳极体积(重量)对挥发分氢气和甲烷析出的影响。结果表明:氢气和甲烷的析出都呈明显的双峰分布,峰值温度相差230℃左右;随着升温速率的增加,挥发分的析出速率加快,气体析出的峰值向高温侧移动,但两种气体的析出特征基本保持不变。应用高斯分峰法分别对氢气和甲烷气体的析出动力学进行了分析,得到了其释放的动力学参数。     

锡林浩特褐煤热解特性热重分析与DAEM模型分析

采用热重分析法对锡林浩特相同粒度褐煤煤粉热解特性进行了热分析研究。根据实验数据,计算了燃烧反应速度峰值所对应的温度。褐煤粒度相同时,升温速率对最大重量损失速率的影响很大,随着升温速率的增加,TG曲线明显出现陡度减小,最大重量损失速率增大,并且峰值温度有增加的趋势,挥发分析出明显提前,热解结束时间也明显提前,即热解反应更加容易发生;DTG峰值向高温区偏移。从实验数据得到煤热解的活化能分布值显示,锡林浩特褐煤活化能随着失重率的升高而增大,活化能处于230~500 k J/mol范围。     

污泥热解油的燃烧特性及动力学模型

利用热重分析(TG)对污泥热解油的燃烧特性进行了研究,污泥热解油的燃烧过程分为两个阶段.第1阶段为轻质有机物挥发后与氧发生均相燃烧,第2阶段为难挥发有机物与氧发生非均相燃烧,其中第1阶段燃烧反应是其失重的主要原因.分析了升温速率对燃烧特性的影响,发现增大升温速率有利于燃烧.对燃烧过程中烟气的排放规律进行了红外分析(FTIR),从另一角度印证了热重分析的结果.根据热重曲线建立动力学模型,分别对不同升温速率下燃烧过程的两个阶段进行动力学参数计算.活化能的变化趋势再次表明提高升温速率有利于污泥热解油的燃烧.     

榆林木热重及热解动力学分析

对榆林木采用热重分析,通过不同升温速率(10、30、50、80℃/min)下的热解实验,得到TGDTG曲线,分析榆林木的热解特性,结果表明:将榆林木的热解过程分为干燥脱水、挥发分热解、炭化三个阶段,随着升温速率的增加,挥发分热解温度范围扩大,最大失重率所对应的温度升高;采用Lyon积分算法,得到活化能数值随着热解转化的不同阶段而不同,为78.47~271.58k J/mol,炭化阶段活化能最高,其次是挥发分,最小的是脱水。同时验证了:榆林木的热解反应与阿尼乌斯的一阶单步反应具有良好线性相关度。     

城市污泥热解特性及热解过程中Pb、Cd迁移特性

以城市污泥为研究对象,考察了其在不同升温速率下的热解特性、热解反应动力学特征以及重金属Pb和Cd在热解过程中的迁移规律。通过热解失重曲线图得出,污泥的热解过程可分为水分析出阶段、挥发分析出阶段和半焦分解阶段。提高升温速率会导致污泥的失重量减少,挥发分最大失重速率增加。根据Coats-Redfern积分法计算结果得到,挥发分析出的第1阶段和第2阶段的反应级数分别为1和2,且不同升温速率下挥发分析出的第1阶段和第2阶段下的活化能总体上变化不大。通过管式炉热解实验可知,在热解温度为400、500、600和700℃范围内,重金属Pb和Cd的残留率随热解温度的升高均表现为先上升后下降的规律。Cd的残留率在热解温度为500和700℃时分别达到最高(41.64%)和最低(2.92%),而Pb的残留率随温度变化不大,均为93%以上。热解温度为400~500℃,Cd和Pb挥发较少。     

煤粉热解组分析出特性的实验研究和DAEM模拟

为研究煤粉热解各组分的析出特性,在TGA-FTIR联用实验台上对宝日希勒褐煤和包头烟煤进行了热解实验研究,对CH4、CO2、CO和HCN进行了测量,并对采用分布活化能模型(DAEM)模拟总体挥发分和各组分的析出进行了分析.结果表明,CH4的析出浓度曲线呈对称的单峰分布,而CO、CO2和HCN的析出浓度曲线不规则,DAEM模型可适用于整体挥发分的模拟,也可时CH4的析出进行较准确的模拟和预测,但不适用于CO、CO2和HCN的模拟.CH4、CO2、CO和HCN析出温度主要由各自官能团分解键能决定.宝日希勒褐煤总体挥发分含量高于包头褐煤,然而挥发分中CH4和HCN的含量低于包头烟煤.     

生物质加压热重分析研究

对两种生物质木屑和松针进行了不同压力和升温速率下的热重分析试验,通过生物质热重失重率（TG）和失重速率（DTG）曲线,获得了相关热解特性参数,提出了生物质的挥发分综合释放特性指数D．并通过热分析数学方法求取了生物质热解动力学参数．试验结果表明,氮气气氛中,木屑与松针常压和增压下主要热解阶段可认为两段一级反应;热解压力的提高,将延迟生物质挥发分初析温度和DTG峰值温度,降低最大析出率和DTG峰值,生物质的挥发分综合释放特性指数D也减小,增加了生物质挥发分的析出难度,并改变了热解反应活化能和频率因子．同一压力下,提高热解升温速率,生物质综合特性指数D将增加．     

对冲扩散火焰中单颗粒煤着火瞬态模型

建立了适用于分析对冲扩散火焰中单个煤粉颗粒穿焰过程的瞬态模型,考虑了流场、温度场及组分浓度分布对单颗粒煤的运动、升温及着火特性的影响.结果表明,计算条件下煤粉颗粒最大升温速率均超过1×105,K/s.煤颗粒在穿焰过程中的着火温度随粒径增长单调递减,同时着火延迟时间先增长后趋缓.在火焰面后发生均相着火的煤颗粒其着火延迟时间随粒径变化很小,可能是因为进入高浓度氧化性气氛使得析出的挥发分迅速着火.     

高斯多峰拟合法在烟煤与褐煤热解动力学模型的应用

为了有效、准确地模拟煤粉热解失重过程,利用热重分析仪(TGA),测试印尼褐煤与神华烟煤在升温速率30℃/min时的热解失重过程,通过高斯峰值拟合法对热解失重速率DTG曲线进行分析,根据不同热解阶段的权重叠加得到相应工况煤粉热解动力学数值模型.结果发现,此煤粉热解动力学模型拟合结果与实验结果的相关系数R~2接近1,尤其是热解中段与后段拟合效果好,说明此数学模型能够准确模拟大部分煤种的热解过程,模型泛化能力强.     

几种生物质热解反应动力学模型的比较

为了选择一个合适的生物质快速热解液化计算模型，分别对R．S．Miller模型和A．M．C．Janse模型进行分析和编程；在低升温速率下，将两种模型预测结果和小麦、玉米秸秆在热分析仪上的热解实验结果进行了对比；在高升温速率下，将这两种模型预测结果和由实验数据得出的平行一级反应模型预测结果进行了对比。对比结果表明：与A．M．C．Janse模型相比，R．S．Miller模型和热解实验较吻合，和平行一级反应模型预测结果相似，而A．M．C．Janse模型和实验及平行一级反应模型差别较大。对玉米、小麦秸秆快速热解液化进行计算时，建议选用R．S．Miller模型。     

木质纤维热解的热重和反应动力学研究

试验研究了木质纤维素的热解特性,并对其热解过程进行了分析.结果表明,纤维素在不同升温速率下的热解分为3个阶段:水分的析出、挥发分的析出以及固定炭的生成.纤维素热解是一级反应过程,根据积分法中的Coats和Redfern法对试验数据处理可得到反应的动力学参数(活化能E,频率因子A).     

非传统动力学分析法解析生物质热解过程

将一种新方法引入到生物质热解过程的分析中,该方法利用不同升温速率下的热重实验数据,基于合理的假设和非线性最小二乘法,确定出生物质热解过程中的反应分布,并最终计算得到对应的活化能、指前因子以及反应比率.在本研究中,首先将其用以计算模拟DTG数据,所得结果与预设数值非常吻合.同时,对纤维素热重实验数据进行分析,发现对于符合一级反应机理的脱挥发分过程,可以很好地计算各反应相关参数.最终将该方法应用到生物质热解过程研究中,结果表明不同生物质的热解过程是由具有不同特征的众多一级反应所组成.不同生物质单元反应的活化能、指前因子以及所对应的反应比率可分为3个部分.各部分的动力学参数以及分布状态与生物质的种类相关.     

不同煤种挥发氮析出过程的数值模拟与试验研究

采用数值模型研究了烟煤、贫煤和无烟煤等不同煤种热解、燃烧过程中挥发分氮的析出、中间含氮产物HCN的生成以及转变为NO的过程。利用有限体积方法对质量、化学组分、动量和热量守恒方程进行离散求解。计算获得了不同煤种的颗粒着火时间、热解过程、孔隙率、HCN和NO生成率等数据,并与沉降炉试验结果进行了比较,分析。