烘焙提升纤维素类生物质热解气化性能的研究进展

生物质作为唯一含碳的可再生能源受到广泛关注。由于生物质具有含水率高、氧含量高、热值低等特性,在生物质热解气化中存在热转化效率低、焦油含量高、产品气热值低等问题。烘焙预处理对于改善生物质原料特性和提升热解气化性能具有积极的影响。本文阐述了烘焙预处理技术对于纤维素类生物质原料的疏水性、可磨性、元素组成、能量密度以及热解气化中产生的产品气组分、焦油组分、产品气热值等方面的影响。原料经烘焙预处理后疏水性、可磨性增强,热值增加,提升了原料品质。同时,经烘焙预处理的纤维素类生物质原料可明显提高热解气化性能,产品气中可燃气体组分含量、产量以及热值得到提升,焦油含量明显下降,提高了热解气化的产品气燃烧性能和利用品质。下一步应开展烘焙与热解气化耦合工艺及应用模式研究,提高生物质热解气化的整体经济性和产品附加值。     

基于遗传算法-综合计算法的生物质热解气化优化分析

生物质热解气化可实现碳基可再生能源的高效清洁利用。为准确预测生物质热解气化产率分布,贴合生物质热解气化真实转化过程,由生物质热解气化实测数据通过遗传算法（genetic algorithm, GA）对综合计算法模型进行改进,按照综合计算法中热解段和固定碳气化反应段建立Aspen Plus模型。 结果表明：在GA-综合计算法中,稻壳在热解段CO₂的氧为干基氧含量的32.02%,焦油产率为挥发分的8.32%, 平均热解组分误差为8.53%,平均合成气组分误差为5.37%;基于GA-综合计算法的Aspen Plus模型,热解过程组分和气化段固定碳转化率由GA-综合计算法得出,实现了GA-综合计算法和流程模拟的复合, 其合成气模拟值与实验值接近,较好地反映生物质热解气化流程,为生物质热解气化产率分布及流程参数优化提供指导。     

生物质高温水蒸气气化制备富氢燃气的研究

以木屑和稻壳为原料,在固定床反应器中进行生物质高温水蒸气气化制备富氢燃气的探索研究,以获得较高的产氢率。建立了一套集加热、反应、冷凝和气体检测于一体的生物质热解气化实验系统,详细介绍了高温固定床反应器、     

造纸污泥生物质资源化利用

造纸污泥是一种很有价值的生物质资源,对其开发利用既能解决二次环境污染问题,又能产生一定的经济效益。本文介绍了造纸污泥的分类及组成,综述了造纸污泥热解制油、热解气化、水热处理、制氢、焚烧发电、厌氧消化、农用、制备活性炭及吸附剂等国内外造纸污泥生物质利用的现状,并对中国造纸污泥的资源化利用进行了展望。     

核壳结构Cr-Zn@SiO_2@MSAPO催化剂的制备及协同催化生物质热解气合成低碳烯烃研究

环境污染和能源危机已经成为当今社会面临的两大挑战,而生物质热解气在解决上述两个问题方面有重要的应用价值。新型核壳结构Cr-Zn@SiO_2@MSAPO催化剂利用其特殊的"氧缺陷"活性位点和限域催化效应,使合成气进行新型费托催化转化过程,实现合成气向低碳烯烃的高效转化。本实验基于生物质热解气与合成气组成成分的相似性,实现生物质深度催化热解所得热解气为原料,再经新型费托催化合成技术将热解气转化为重要的工业原料(低碳烯烃)。     

温度和低氧条件对成型生物质炭孔结构影响的实验研究

分别在400℃、500℃、600℃、700℃、800℃的热解终温和0、2%、4%、6%含氧量的热解气氛条件下制备成型生物质炭,通过扫描电镜、比表面积仪等测试手段对制得的成型生物质炭进行孔结构特性分析,研究了热解制备成型生物质炭时不同终温和不同含氧量的热解气氛对成型生物质炭孔隙结构的影响。结果表明,具有相同含氧量的热解气氛条件下,随着终温从400℃升高到800℃,比表面积先升高然后逐渐降低。从扫描电镜图中也可以发现终温在800℃时,大孔更易被观察到。在终温不变条件下,热解气氛的氧气体积分数从0上升到6%时,由于氧浓度增大,对热解产生了促进作用,加速热解反应,比表面积总体上升,微孔、中孔孔容积总体增加,但是在600～800℃时增加趋势放缓。说明在相同含氧量的热解气氛下,随终温升高,比表面积先增加后降低。相同终温下,随着热解气氛中含氧量的增加比表面积增加,而在较高终温和较高含氧量的热解气氛条件下,比表面积增加减慢,而比表面积的增加有利于加强成型生物质炭的吸附能力。     

生物质炭化热解气催化重整制取费-托合成气研究进展

生物质热解气是一种高热值的可燃气体,具有重要的开发利用价值,但由于其复杂的组分,多焦油和CO₂、CH₄等成分对热解气化过程以及相关的设备都有较大的危害,而冷凝下来形成的黏稠液体易造成管道堵塞,直接燃用产生的炭黑会造成环境污染,成为制约热解气进一步开发利用的主要因素。本文分析了热解气催化重整制取费-托合成气的可行性,分别介绍了连续和分段式热解-催化重整设备,镍基、钙基、铁基、碱金属类、生物炭等催化剂,以及热解气分离提纯技术等方面的研究现状,分析了目前热解气制取费-托合成气研究中存在的催化重整设备规格不统一、缺乏相关的行业标准、不同催化剂与催化剂助剂的催化重整效果、机理尚不明确等问题,并提出了采用分段式热解-催化重整设备,并以炭化产品生物炭作为催化重整催化剂的未来研究方向,开辟了生物质炭化热解气开发利用的新途径。     

生物质能源转化技术与应用(Ⅰ)

生物质能源是唯一可再生、可替代化石能源转化成液态和气态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源。随着化石能源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注,生物质能替代化石能源利用的研究和开发,已成为国内外众多学者研究和关注的热点。本文综述了我国年可获得生物质资源量达到3.14亿吨煤当量,其中秸秆和薪材分别占 54% 和 36%;现有180多亿吨林木生物质资源量、8~10亿吨可获得量和3亿吨可作为能源的利用量。生物质能转化利用的主要途径是:热化学高效转化利用的热解气化发电(供热、供气)、快速热解制备液体燃料和生物质气化合成液体燃料,以及生物化学转化技术等。同时,论述了目前已经进行的生物质研究开发技术和产业化利用进展。     

浅析标准化预处理应用及优化投料对危险废物热解气化炉焚烧效率的影响

热解气化炉作为一种减量化效果较好的焚烧处置设施,大多通过系统升级改造来提高热解气化焚烧效率。本文以某公司危险废物热解气化焚烧炉为例,结合实际运营过程中出现的问题,选取其运营中某两个月作为对比试验对象,采取标准化预处理应用与投料优化过程相结合,对热解气化时间、灰化时间、爆炉次数及热灼减率等参数比对分析,阐述标准化预处理+投料优化过程对危险废物热解气化炉焚烧效率的积极影响。     

碳中和愿景下有机固废热转化清洁利用技术研究现状与展望

随着全球气候变化的日益加剧以及能源与环境问题的突出,碳中和成为各国追求可持续发展的重要目标。而作为碳排放的主要来源之一,有机固废的资源化清洁利用技术成为了当前研究的热点。通过清洁利用技术可以实现其高效转化和综合利用,为碳中和社会的建设做出积极贡献。在此背景下,综述了有机固废热转化清洁利用技术的研究进展,包括农林生物质能源利用、市政污泥处理处置及生活垃圾清洁利用技术等方面,总结燃烧、热解、气化、水热4种热化学转化技术的国内外研究进展与应用现状,重点阐述了生物质、生活垃圾焚烧发电和热解气化多联产技术以及污泥协同焚烧、热解碳化等工艺。通过深入分析有机固废处理处置的研究应用现状,探讨可行的高值化资源化转化利用技术,提出有机固废热转化的发展方向。进一步梳理了我国有机固废处理处置相关政策文件,总结了有机固废热转化利用过程中环境减排效益,提出了我国有机固废热转化商业模式建议,旨在为推动我国城乡有机固废无害化、高值化、资源化清洁利用和工业应用提供参考。     

生物质能源转化技术与应用(Ⅳ) ——生物质热解气化技术研究和应用

生物质能源是惟一可再生、可替代化石能源转换成气态、液态和固态燃料以及其他化工原料或者产品的碳资源。随着化石能源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注,生物质能源替代化石能源利用的研究和开发,已成为国内外众多学者研究和关注的热点。本系列讲座主要讲述以生物质资源为主要原料,通过不同途径转化为洁净的、高品位的气体、液体或固体燃料。本讲主要对生物质的热解气化方式进行了介绍,着重介绍了生物质气化集中供气、供热、发电、合成液体燃料、制氢等技术方面的研究和应用现状,并指出了目前存在的主要问题,提出了我国在生物质气化领域的重点研究方向。     

有关生物质裂解气制备烯烃的绿色催化合成工艺探究

生物质裂解气制备烯烃技术是农林废弃物向清洁燃气转化的关键技术,日益受到国内外化工行业的重视,反应产生的合成气可替代天然气等化石燃料,实现燃气、热能和电能的供给。而该反应核心为催化剂的筛选及制备,经研究发现SAPO-34分子筛催化剂广泛用于该过程。本实验通过对国内外生物质热裂解研究现状的学习,基于调控生物质热解产物分布,高效合成低碳烯烃的目的,计划对SAPO-34分子筛的制备工艺进行绿色优化,合成一种符合“绿色化学,经济化学”的高效低污染的SAPO-34分子筛。同时,以低碳烯烃的选择性和产率为技术指标来进行热解气催化制烯烃应用特性考察和工艺参数优化为关键科学问题,进行深入、系统的研究,以期获得生物质资源化、高效化利用的基础数据。     

城市生活垃圾热解气化技术研究进展

从城市生活垃圾热转化方式的比较入手,简要阐明了热解气化过程,讨论了各类热解气化反应器的优缺点,概述了城市生活垃圾热解、气化实验研究进展以及热解气化技术中试及应用情况。通过比较各类实验研究,明确了热解温度、加热速率对热解产物产量及产物分布的影响,气化温度、氧气当量比(RO)对含氧气化反应的影响,气化温度、水蒸气与城市生活垃圾质量比(S/M)对水蒸气气化反应的影响。指出了城市生活垃圾热解气化实验研究热点在于优化控制参数,提高反应速率,促进目标产物高值化,抑制其它产物及污染物的生成,以及城市生活垃圾热解气化技术的发展方向。     

核壳结构Cr-Zn@SiO_2@MSAPO催化剂的制备及协同催化生物质热解气合成低碳烯烃

生物质能源作为一种资源丰富、环境友好的可再生资源,在解决环境污染和能源危机上具有重要的应用价值。然而,我国大部分农林废弃物都是直接焚烧或丢弃,不仅污染了环境,而且造成了巨大的生物质资源浪费。因此,学术界提出了多种生物质能源转化利用技术。其中,生物质无氧热解技术对于实现生物质能源的有效转化而不产生二次污染和二氧化碳零排放具有重要价值。结合生物质催化热解技术的普遍应用和新型费托催化合成技术的优势,实现生物质深度催化热解的热解气转化为重要的工业原料,采用新型费托催化合成技术生产低碳烯烃。     

生物质热解气喷雾冷凝的传热传质特性

生物质热解气的快速冷凝是影响生物油品质和出油率的关键因素之一。喷雾冷凝是实现快速冷凝的有效方法。文中以生物质热解气的关键组分所形成的多组分体系为研究对象,采用多组分体系传热传质经典的膜模型,使用Maxwell-Stefan方程描述其质量传递,结合气液相际传质的特点,进行了喷雾冷凝过程中的传热传质耦合计算。通过计算获得了液滴直径、液滴平均温度以及混合气体平均温度的变化规律,并探讨了初始流速、喷雾液滴直径和气液质量流量比对热解气冷凝过程的影响。     

生物质热解和气化制取富氢气体的研究现状

随着世界能源和环境问题的发展,洁净的氢能源成为备受关注的新能源。目前,生物质热化学法作为制取富氢气体的有效方法而被广泛研究。本文系统地介绍了国内外通过生物质热解和气化制取富氢气体的研究现状,包括热解气化工艺、物料特性、热源类型、反应条件、气化剂及催化剂等对制取富氢气体的影响。重点介绍了不同类型催化剂在生物质热解和气化反应中的应用,以及催化剂在制取富氢气体方面的优势及其作用机理。提出生物质热解和气化制取富氢气体所面临的主要问题是寻求既高效又寿命长的新型或混合型催化剂,或者从工艺、反应器的改进入手,改善催化剂的催化环境,从而解决其失效问题。     

生物质基碳纳米管的制备及其生长机理分析北大核心

目前全球对能源物质的需求量持续增加,而我国在碳排放政策的引导下,废弃生物质的资源化利用再度掀起研究热潮。本研究以玉米秸秆为碳源,利用铁基和钴基催化剂,采用热解气-化学气相沉积法通过“一步法”和“两步法”的生长实验设计,成功制备出碳纳米管(CNTs)材料,并对比分析了CNTs的形成影响因素。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱等方法对制备的CNTs的形貌、结构、石墨化程度进行测试表征。结果表明,所制备的Co-CNTs长、直、管壁光滑;Fe-CNTs短、弯、管壁粗糙。DFT计算结果发现Co-CNTs与碳原子之间更高的结合能是造成Co-CNTs与Fe-CNTs形态差异的原因,因为吸附于CNTs管壁的碳原子数量更少,从而形成了直而长、管壁光滑的Co-CNTs。本文旨在探索新型的生物质资源化、高值化的利用模式,通过简易直接的方法制备出CNTs,符合当今绿色发展的理念,为后续进一步的性能调控奠定实验和理论基础。     

废弃生物质水热炭化技术及其产物在污水处理中的应用进展

生物质炭化技术是生物质资源化利用的新兴技术。它主要是将生物质通过炭化固定为稳定态的炭,从而形成新型的生物质炭产品。简要介绍了生物质炭化技术,重点介绍了农林废弃物、餐厨垃圾、畜禽粪便、剩余污泥等含水率较高的废弃生物质水热炭化制备生物质炭的研究进展,并探讨了水热生物质炭在含有机物、重金属及阴离子的废水处理中的应用,展望了生物质水热炭化技术的前景。     

稻壳快速热解制取生物质油的试验研究

目前生物质快速热解高温热解气主要利用间壁式冷却器进行冷凝,容易造成冷却管道的结焦堵塞问题,本试验根据流化床稀相输送特点、生物质的热解特性以及生物质油的冷凝收集特点,设计了生物质快速热解反应装置,改进生物质物快速冷凝系统,以稻壳为原料进行快速热解制取生物质油的试验研究,分别考察单因素反应温度、流化气量以及进料速度对生物质油产率的影响。试验表明:稻壳热解气能够快速顺利地得到冷凝,反应系统能够连续顺利运行,随着反应温度、流化气量、进料速度的增大,生物质油的产率都呈现先增大后减小的趋势。另外对产出的生物质油用气质联用设备进行了成分分析,得出了生物质油的主要成分,其中酸类、酮类、脂类以及酚类的含量相对较高。     

酒糟药渣制燃气装备示范项目启动

<正>四川泸州老窖公司牵头,联合中科院过程工程研究所、江苏德海集团有限公司、上海碧科清洁能源技术有限公司和北京纵义横发展科技有限公司开展的国家科技支撑计划项目课题——双床热解气化规模化生产生物质燃气设备研发与示范启