稻草与煤固定床快速共热解焦特性研究

<正>随着化石燃料的日益短缺,生物质能的开发和利用已经引起世界各国的高度重视。然而,由于生物质存在季节性、能量密度低、挥发分含量高等特点,使生物质大规模利用受到了一定的限制。采用与煤共利用的方式,可以弥补生物质单独利用存在的种种缺陷,又能减轻煤单独利用时存在的环境污染问题。生物质与煤的共热解过程是生物质与煤共     

煤与生物质共热解的TGA-FTIR研究

利用热重分析仪和傅里叶红外光谱仪对煤与木屑混合物在惰性气氛中进行了共热解研究,考察煤阶及煤与生物质掺混比例对热解过程的影响.结果表明,煤与木屑共热解特性并不是单独煤和单独木屑热解特性的简单叠加;高阶煤与生物质共热解更有利于协同反应的发生.通过对红外吸收光谱的分析发现,木屑与不同煤化程度煤共热解析出气体的成分和含量也不同,说明煤阶对煤与生物质共热解的气态产物有明显影响,也从侧面揭示了混合物热解过程中煤与木屑之间发生了相互作用.     

柠条与低阶煤共热解特性初探

为研究柠条与低阶煤共热解特性及相互作用,利用热重分析仪研究了不同煤种和不同混合比例条件下,柠条与4种内蒙古盛产低阶煤的共热解。结果表明：不同煤种与柠条共热解相互作用趋势只在中温区表现不同,混合比例对共热解相互作用的大小有影响,对整个过程的相互作用趋势无影响。由作用率Δα的计算值得柠条与煤共热解过程的作用效果可分为4个阶段：在柠条剧烈失重温度段对应为第一、二阶段,先为煤粉抑制柠条挥发分的析出,后为柠条挥发分促进煤的热解;第三阶段,为柠条焦炭热解温度段,柠条焦炭与煤相互作用,受煤品种的影响,柠条与煤共热解为协同或抑制作用;第四阶段,为共热解过程的高温段,柠条灰分中的矿物质促进煤的热解。     

煤与生物质固定床共热解产物分布及热解动力学研究

在固定床管式热解炉中对煤与生物质共热解进行了研究,考察了氮气气氛下煤与生物质混合比例对热解产物产率分布的影响,并利用热重分析结合活化能分布模型对煤与生物质共热解的活化能及分布进行了计算。结果表明,生物质的加入促进了煤热解生成挥发分,使得煤的热分解提前,神府煤热解的活化能主要分布于290~380 kJ/mol之间,生物质葵花秆热解的活化能主要分布于180~220 kJ/mol的区间。当煤与葵花秆分别以质量比3∶2和2∶3混合时,热解的活化能主要分布在190~200 kJ/mol、450~500 kJ/mol之间,以及190~200 kJ/mol、350~400 kJ/mol之间。煤与葵花秆共热解降低了反应的活化能,并促进了挥发分的生成,二者共热解存在协同作用。     

煤与生物质共热解的协同作用研究进展

作为洁净的可再生能源,生物质的合理利用可以有效地解决能源短缺和环境污染问题.生物质与煤的共热解是生物质利用的重要途径.生物质与煤在共热解过程中的相互作用机制是研究的重要课题.对近年来生物质和煤的共热解研究中是否具有协同作用进行了综述,为生物质与煤的共热解应用提供参考和依据.     

生物质与聚合物、煤共热解研究进展

综述了近几年来生物质与其它物质如煤和聚合物共热解的研究进展。通过对生物质、煤和聚合物的单独热解以及同煤和其它聚合物共热解的大量文献报道结果进行比较发现:生物质与许多聚合物共热解具有协同作用,可以降低液体产物的含氧量,提高热解液相产率等。显示出生物质与某些聚合物共热解比单独热解具有一定的优势;并比较了煤和生物质共热解产生的现象,得到煤和生物质共热解难以产生协同作用。本文作者结合现阶段的研究成果,提出生物质与煤采用两步法热解工艺的思路,使生物质材料的氢有可能转移到热解煤的产物中,以改善煤热解过程中液体的性质,对今后生物质与煤及聚合物共热解的研究方向提出了自己的建议。     

生物质与煤（共）热解/气化过程中挥发分-半焦交互作用研究与进展

生物质和煤协同热化学转化是实现非化石能源和化石能源耦合高效利用的技术手段,对实现“双碳”目标具有重要现实意义。基于生物质等含碳燃料高挥发分组成和富氧特性,热化学转化过程不可避免地发生挥发分-半焦交互作用并影响原料性质和设备过程参数。综述了生物质与煤（共）热解/气化过程中挥发分-半焦交互作用的研究进展,总结了交互作用对挥发分的催化裂解规律、对半焦结构与性质的影响及生物质和煤协同热化学转化下的解耦研究思路三方面具体内容。针对目前挥发分-半焦交互作用机制解析过程所采用的研究方法及思路,提出了新的见解并对未来交互作用的重点研究方向进行了展望,以期为进一步认识交互作用的物理化学本质提供理论指导。     

陕北油房梁煤与生物质共热解研究

在N2气氛下,利用热重分析仪对生物质与陕北油房梁煤混合热解特性进行研究,重点考察了生物质混掺比对煤热解的影响。结果表明:相同升温速率下,生物质与煤在热解过程中表现出明显不同的热解特征;生物质与煤以不同掺混比进行共热解时,得到的共热解曲线分段呈现出生物质与煤单独热解的特性,且热解残余固体量与掺混比呈线性关系;此外,对比混合物共热解的实际特征曲线与理论计算曲线,发现实际DTG曲线也与理论计算的DTG曲线基本重合。从上述结果可预测,在热重反应器同步升温情况下,生物质与煤在共热解过程中不存在协同作用。     

煤和生物质共热解研究现状

煤和生物质共热解能够提高煤的利用效率,从而实现煤炭资源的综合、洁净和高效利用。生物质是富氢物质,煤和生物质共热解在某一温度发生同步热解,使生物质中富余的氢可能转移到煤中从而发生协同作用。本文综述了近年来国内外煤和生物质共热解的研究进展,考察升温速率对煤和生物质共热解协同作用影响研究及煤和生物质共热解对固、液、气体产物的影响研究。     

生物质与煤共热解研究现状

综述了近年来国内外煤与生物质共热解的研究现状。当生物质与煤共热解过程中存在协同反应时,能够将生物质中的氢有效地转移到煤热解过程中,改善煤热解过程中产物的性质,提高煤的热解效率。后续对生物质与煤共热解的研究可以考虑适当的方法,如添加合适的催化剂等来促进协同反应的发生。     

煤与废塑料共热解特性研究进展

煤与塑料共热解既能回收废塑料中的碳氢资源,又可以实现废塑料的资源无害化处理,是一种很有前景的废塑料资源化回收利用方式。本文概述了煤与塑料共热解的热解特性及其产物性质,分析了煤与塑料共热解的机理及共热解过程中氯的迁移规律,简要介绍了煤和塑料的不同混合方式及其对共热解特性的影响。文中指出煤与塑料共热解具有明显的增油减水效应,在煤热解过程中添加一定量的废塑料不仅可以改善焦油品质,同时对热解半焦的结构和反应性也有一定的影响,因此煤-塑料共热解是一种绿色高效资源化的废塑料处理方式,对于废塑料循环利用、解决白色污染问题及提高煤炭利用率具有重要意义。     

石莼与褐煤低温共热解产物的特性

将褐煤添加不等量的石莼进行低温共热解实验,实验表明,随石莼添加量的增加,热解油出现先增加后减少的趋势,与质量加权值相比,出现先促进后抑制的相互作用,当石莼添加30%时热解油产率最高,为12.5%,比纯褐煤时提高了26.01%,与质量加权值的正偏差最大。选取纯褐煤和30%石莼添加量的热解油进行GC-MS检测,共热解油烷烃类含量比纯褐煤增加了34.46%,实现了热解油较大程度的轻质化,两组样的半焦的SEM对比分析,共热解半焦出现了深度龟裂纹,半焦的反应性、吸附性提高,共热解半焦具有更广泛的工业用途。     

农业生物质与塑料共热解技术进展

共热解技术是将多种原料通过热化学方法转化为清洁能源的重要手段。本文综述了以农业生物质为主要原料与塑料（聚丙烯PP、高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET等）共热解技术的发展现状和研究进展。分析农业生物质与塑料共热解的动力学模型以及各组分之间的协同效应,阐述农业生物质与塑料的共热解机理;总结了温度、升温速率、滞留时间、原料混配比等因素对共热解协同作用的影响规律;探究生物质与塑料共热解固、液、气三相产物特性及分布规律,总结共热解技术优势及存在问题,展望未来发展方向,可为生物质与塑料共热解制备高附加值产品提供参考,同时也为农业生物质和农膜处理问题提供新方法、新思路。     

石莼与褐煤低温共热解热重分析及动力学

将不等量的生物质石莼(SC)加入到褐煤(AL)中进行低温干馏实验,实验表明:随石莼的掺混比增加,热解油产率呈先增加后减少的趋势,在石莼掺混比为30%时热解油产率达到最大值12.50%,热解油中烷烃含量在原有基础上增加了23.54%,在一定程度上提高了热解油品质。利用热重分析仪对石莼、褐煤单独热解及30%最佳掺混比的混合样共热解的热解特性进行了研究,结果表明:石莼的加入使褐煤初始热解温度提前,失重速率变快,在300～700℃之间,实验所得混合样的残重量小于单独热解残重量的理论加权值,表明石莼的添加一定程度上促进了热解反应的进行。混合热解符合一级动力学方程模型,指前因子A和活化能E_a存在补偿效应,共热解时的A和E_a与褐煤单独热解相比均减小。     

甘蔗渣与褐煤共热解半焦的特性

利用自制的干馏装置进行褐煤与甘蔗渣的低温共热解实验,并探究甘蔗渣的添加量对热解产物产率及半焦品质的影响。研究结果表明,在甘蔗渣掺混比为20%时,产物产率的实验值与理论值偏差达到最大,此时焦油产率的实验值比理论值高出9.61%;FTIR检测表明半焦中主要含有-OH、C=C和C=O官能团,且甘蔗渣的添加能促进半焦中苯类化合物转化为其他类低分子化合物;SEM检测表明褐煤与甘蔗渣共热解半焦比煤样单独热解半焦孔隙发达;BET分析表明甘蔗渣与褐煤的相互作用不仅能提高共热解半焦比表面积,而且能改善孔径分布,使共热解半焦孔径有减小的趋势。半焦吸附重金属离子实验表明未经任何处理的煤半焦及甘蔗渣半焦对铅离子去除率分别达到78.42%和87.80%。     

纤维素与多氢原料共热解的协同效应

为探究典型生物质原料纤维素与多氢原料聚乙烯共热解过程中官能团的相互作用及协同效应，本文利用傅里叶变换红外光谱仪、热裂解-气相色谱/质谱联用仪、热重-质谱及流化床对纤维素及其与聚乙烯混合共同热解实验产物进行分析。傅里叶变换红外光谱实验表明，纤维素红外谱图的主要基团为CH₃、CH、CH₂，多氢原料的加入均会提升碳氢基团的相对含量。热重-质谱实验表明纤维素的实验主要产物为C₃H₈，聚乙烯的加入会提升C₂H₄的离子流强度。热裂解-气相色谱/质谱联用实验表明，纤维素的热解产物以左旋葡聚糖为主，聚乙烯的加入使得纤维素中烃类的含量得到较大幅度的提升，HZSM-5的催化使得芳烃类产物的相对含量得到提升。流化床热解验证实验的总体趋势与PY-GC/MS实验一致，在纤维素与聚乙烯共热解的基础上再加入HZSM-5催化，可以得到最佳的实验效果。     

硼掺杂活性炭催化生物质与塑料共热解制芳烃

活性炭（AC）由于其发达的孔隙结构和官能团,被用作生物质和塑料催化裂解的催化剂或催化剂载体。然而,AC催化剂的催化活性较低,需对其进行改性处理以提高催化性能。本文利用固定床反应器探究了掺硼活性炭（BAC）催化剂催化玉米秸秆和高密度聚乙烯共热解过程中硼掺杂量、催化剂/原料质量比、共热解温度对产物产率及分布的影响规律。采用BET、FT-IR、NH₃-TPD测试了AC与BAC催化剂的比表面积、孔容、表面官能团及酸性等性能,并采用XRD和XPS对BAC使用前后硼的晶体结构和存在形态进行了表征。结果表明,随着硼掺杂量的增加,BAC催化剂的比表面积和孔径逐渐降低,表面官能团无明显变化,而强弱酸量显著增加。使用后的BAC催化剂中硼主要以B—O键的形式存在,BC₃衍射峰消失,出现了B—C弱衍射峰。随着硼掺杂质量分数从0.5%增至3.0%,单环芳烃的含量先升高后降低,而多环芳烃的含量呈现出与单环芳烃相反的变化趋势。当硼掺杂量为1.0%、共热解温度为600℃和BAC催化剂/原料质量比为1.25时,单环芳烃含量达到最大值44.18%,此时多环芳烃的含量为19.75%。此外,硼的存在能有效抑制焦炭沉积,提高催化剂的寿命。     

室燃炉共处置危险废物研究现状及其发展思考

室燃炉共处置危险废物作为一种新兴的危险废物焚烧处置技术,具有锅炉资源丰富、改造成本低、废物破坏率高等优点,可缓解危险废物处置能力不足现状。虽然目前国内外已有一些基础研究,但仍存在尚无大规模连续共处置经验、缺少对共处置危险废物时污染物排放规律和对室燃炉性能影响等技术性问题的研究。本文介绍了国内外室燃炉共处置危险废物的研究现状,同时介绍了具有相同处置原理、极具参考价值的室燃炉共处置污水污泥、固体回收废物的研究现状,分析了室燃炉共处置废物燃料时细颗粒物和气体污染物排放规律、重金属元素在不同灰分中的分配比例以及共处置对于锅炉运行工况的影响。最后指出了实现室燃炉共处置危险废物的大规模工业应用必须满足的三项要求,提出了对室燃炉共处置危险废物未来研究重点的思考。     

气煤联供实现资源高效利用和碳减排技术进展

为解决煤化工过程资源利用率低和碳排放高的问题,有研究者提出以天然气、焦炉气、页岩气等富氢资源和煤炭资源联供方案,旨在实现源头碳减排。文章指出依据联供过程技术的差异,较有代表性的方案可分为集成甲烷部分氧化和集成甲烷干/水蒸气重整的气煤联供过程。文章以生产甲醇为例,从资源利用和经济效益等方面对集成甲烷部分氧化和集成甲烷干/水蒸气重整的气煤联供过程进行分析和比较。集成甲烷部分氧化的工艺碳元素利用率达到57.9%,每吨甲醇排放CO₂为1.50t,较传统煤制甲醇工艺排放减少37.5%。甲醇产品成本稍低于传统工艺。集成甲烷干/水蒸气重整工艺的碳元素利用率最高,达到83.7%。减排效果最明显,每吨甲醇排放CO₂为0.90t,较传统工艺排放减少62.5%,但是由于CO₂转化增加能耗,甲醇产品成本有所提升。由于气煤联供过程有利于CO₂减排,当碳税高于65CNY/tCO₂时,两个气煤联供工艺的生产成本低于传统的煤制甲醇工艺。