生物质气化焦油催化裂解脱除过程的建模与优化

通过对生物质气化过程中影响焦油催化裂解率因素的分析,依据最小二乘支持向量机建立了稻秆气化焦油催化裂解脱除过程的优化模型,并进行了验证,在此基础上对焦油催化裂解脱除过程做了参数优化计算.结果表明,该模型具有较好的泛化能力和拟合效果,可有效地模拟生物质气化焦油催化裂解脱除过程.     

生物质焦油催化裂解过程中酸性催化剂积碳失活与烧焦再生特性

为了研究酸性催化剂积碳失活以及再生特性,在固定床反应器上,以高铝砖作为催化剂,进行了生物质焦油催化裂解实验。实验结果表明,由于催化剂表面积碳,造成催化剂活性随着作用时间增加而下降。但当催化剂工作一定时间后,催化剂表面的积碳速率开始变得平缓,单层积碳向多层积碳转变。当积碳速率与反应中焦炭脱除速率达到平衡时,催化剂表面积碳量将趋于稳定。实验中采用烧焦法有效地恢复了催化剂的活性,但是焦炭燃烧会破坏催化剂表面的酸性结构,减少表面活化位,使得再生后的催化剂并不能完全达到新鲜催化剂所具有的催化能力。而且烧焦再生过程中会发生烧结,结晶等现象,改变催化剂的孔隙率、孔径分布、比表面积等物理特性。     

气化过程中焦油催化裂解的影响因素研究

气化副产物焦油的存在降低了气化燃气的利用价值.对焦油裂解影响因素进行了研究,结果表明,催化剂对焦油裂解有很大的促进作用;温度升高有利于焦油的裂解反应;增加接触时间有利于减小焦油的生成量.     

煤部分空气气化多联产工艺中焦油裂解脱除试验研究

煤焦油在煤气的生产、运输等过程中存在较大危害.为了研究焦油的裂解特性,在1MW循环流化床热电气多联产试验装置上进行了煤部分空气气化多联产方案的焦油脱除试验研究,考察气化炉运行温度和添加石灰石对焦油裂解的影响.此外,设计了焦油的氧化热裂解装置,进行了焦油的氧化热裂解试验.结果表明,随氧化裂解温度的升高,煤气中焦油含量显著降低.     

生物质热解气部分氧化的数值模拟

为研究生物质热解气在部分氧化条件下的反应特性,更好地预测气相产物的反应行为,建立一个管流反应区内的热解气部分氧化反应模型.选用苯酚,甲苯,苯,萘4种物质作为焦油模型化合物,小分子气体由CO、CO2、CH4、H2、N2和O2组成.搭建一个连续性实验台用以验证模型.结果显示,模型对于小分子气体的变化趋势能够较准确地预测,但定量预测仍存在一定的误差:对于焦油总最及变化趋势方面较为准确.与实验结果相比,该模型能够定性地反映生物质热解气部分氧化条件下的反应规律.     

城市生活垃圾无氧热裂解转化技术的展望

为解决城市生活垃圾减量化、无害化、资源化,采用无氧热裂解转化技术,并在100t/d生活垃圾(生物质)模块示范装置上实践。结果表明:该技术可直接消纳不经过分选的生活垃圾,没有废气、污水和二次污染,但可转化为可燃气、裂化油、碳和电资源的运行效果。     

生物质热解的动力学特性研究

用综合热分析仪研究了氮气或二氧化碳作为载气的条件下,生物质(稻壳、玉米秸秆和木屑)热解的TG/DTG曲线的比较。依据TG曲线,将热解反应分为两个主导反应区,其拐点温度为Tf,并根据热重试验数据,利用改良的Coats-Redfern法和常用的46种机理函数,计算出生物质热分解反应的表观活化能、反应级数及频率因子。利用这些基础的动力学参数,计算出生物质热解的动力学特征值——反应速率常数k,活化熵△S≠,活化焓△H≠,活化Gibbs自由能△G≠,以及空间位阻因子P。用这些动力学特征值可以深入地了解反应过程和机理,预测生物质热解的反应速率以及难易程度。     

三元混合绝缘油热裂解过程与产气特性

从绝缘油物质成分原子水平研究揭示绝缘油的热裂解产气机制,是科学指导基于油中溶解气体实现变压器故障诊断的关键。基于反应分子动力学对三元混合绝缘油中不同物质成分的单分子、多分子和混合油体系的热裂解动力学过程进行仿真模拟,研究分析了矿物油、天然酯和改性天然酯中不同类型油品分子的热裂解路径及产气行为,以及三元混合绝缘油的热裂解产气特性,并通过油品过热产气试验验证了仿真结果。结果表明：矿物油、天然酯和改性天然酯分子在热应力下会通过解环、脱羧与脱羰等反应转化为链状烃,再逐步裂解为烃类气体小分子;当油品分子体系增大时,分子热裂解方式与油品单分子相同,但其热裂解反应进程会加快。三元混合绝缘油热裂解仿真结果表明,其在低温过热时油中CO₂含量最高,中温过热时油中H₂和烃类气体含量增加,高温过热时油中C₂H₂含量增加,C₂H₄、C₂H₆含量增加显著,该油品过热产气试验结果与仿真结果一致。该成果可为基于油中特征气体分析实现三元混合绝缘油...     

烟煤/生物质混燃特性实验研究

利用热重分析法,对烟煤/生物质混燃动力学进行了实验研究.进行了不同掺混比、不同温度、不同生物质等因素的探讨.结果表明,在恒温条件下煤粉与生物质混燃不存在阶段性.生物质对煤粉有促进燃烧和燃烬的作用,随着掺混比的加大,燃烧越剧烈,越易燃烬;温度的增加有利于燃烧的进行,温度越高,燃烧强度越大;不同生物质对煤粉的促进作用不同,挥发分含量高且灰分含量低的生物质促进煤粉燃烧作用更明显.     

生物质掺氨燃烧特性试验研究

燃煤锅炉是中国CO₂的主要排放源之一,氨和生物质作为无碳、清洁替代能源用于燃煤锅炉,是中国实现“碳达峰、碳中和”目标的重要技术途径。为探究氨与其他燃料掺烧的可行性,利用清华大学25kW一维炉系统,通过调节气体流量、更换不同口径的氨气喷头,研究一种生物质燃料(玉米秸秆粉)与氨在多种掺烧比(热值比0～40%)和不同氨喷入速度下的燃烧特性、污染物及细颗粒物生成特性。结果表明,相较纯生物质燃烧,氨的掺入会吸收一部分热量用于自身预热,引起炉膛内烟气温度分布发生变化;提高氨的掺烧比,尾部烟气中NO_x的浓度近似线性增长,NH₃浓度无明显增加,飞灰中PM_1～10质量占比增大,在氨的掺烧比低于40%时,烟气中NH₃浓度不高于2mg/m³,不存在氨逃逸现象,但纯氨燃烧会导致烟气中NH₃浓度激增。氨的掺混情况也会对烟气中NO_x浓度产生影响,当氨喷入速度与一次风速差越大,物料之间混合越不均匀,烟气中NO_x浓度越低,...     

玉米秸秆热解制取生物油试验研究

利用固定床反应器进行玉米秸秆热解制取生物油试验研究,主要考察反应温度、脱灰预处理、催化剂等对热解产物分布的影响。研究结果表明,玉米秸秆热解液体产率随温度的升高先增加后减小,未经处理的原样热解液体产率低于水洗、酸洗试样的相应产率;与酸洗玉米秸秆相比,催化剂的添加降低了其液体产物产率;反应温度对生物油主要化学成分和含量影响不明显;经脱灰处理后的试样热解制取的生物油中一些小分子物质含量降低,酸洗试样添加Na2CO3后,其热解生物油中小分子物质含量增加。     

垃圾衍生燃料热解半焦特性试验研究

较低的二次污染物排放和较高的能源回收率使得垃圾热解技术在固体废弃物处理方式中占有重要地位.将剩余垃圾压制成垃圾衍生燃料(RDF)后,利用高温管式炉进行RDF热解试验,试验结果表明在RDF中添加塑料、CaO以及DHC-32有利于热解温度的提升,可以明显改善燃料热解反应的进行和热解效果,同时半焦中K和Na的含量随试验条件的...     

废弃物与煤混合气化产气特性的试验研究

采用气化焚烧炉对典型城市固体废弃物与煤的混合物料进行气化试验,气化介质分别为空气、氧气及水蒸气。研究了物料、气化温度、气化剂及气化剂流量等对气化产气特性的影响,结果表明,当物料含可燃质高时,产气品位好;空气作气化剂时产气的热值低于氧气作气化剂时的产气热值;当气化剂为氧气时,加入适量的水蒸气可提高产气品位;气化剂的流量发生变化时,气化产气成分相应改变;气化温度升高后,产气中燃气含量有所增加。     

部分固体废物的批量高温热解试验研究

为了研究固体废物批量热解特性,在试验台上进行了批量规模的高温热解试验,得到了各样本的热解气组分和产气率.同时,通过热解动力学分析,得出塑料类热解反应主要受热传递过程控制,热解较慢,产气率高(约60%),热值也高(约30MJ/m3);生物质类热解主要由反应速率控制,热解快,在高温下产气率也高达60%,但由于热解气中含有较多CO2,热值中等(约18MJ/m3).     

秸秆快速热解动力学特性研究

采用自行研制的大物料热重分析装置研究生物质(秸秆)在800、900、1 000℃等温条件下的热解特性。结果表明,大物料热重反应时间短,各个阶段反应相互叠加,热重分析曲线(DTG)出现多个峰值。采用化学动力学法拟合了秸秆在等温热解过程中的质量损失率与时间的单方程宏观模型,求取了活化能E和指前因子A,得到等温热解反应动力学方程,计算得到质量损失率和反应时间的理论曲线与试验曲线相吻合。     

煤热解特性及热解反应动力学研究

采用热分析法对煤热分解特性进行了热重分析研究,探讨了粒径和升温速率对煤热解失重过程的影响。研究指出,当粒径小于0.25mm时,磨煤过程中煤岩组分富集对热解的影响会大于传热传质对热解的影响。根据试验数据建立了热解动力学模型,分别用积分法和微分法对热解动力学参数求解,得到煤的热解反应级数为3,热解反应动力学参数的计算结果能真实地反映煤的热解情况。     

添加CaO对生物质热解焦油生成的影响研究

采用TG-FTIR联用技术,研究了CaO/物料(CaO/M)质量比与加热速率对竹子热解焦油生成的影响,并与干纸浆的试验结果进行对照.结果表明,焦油主要成分为酮、醛、酸、酚与烃类物质；添加CaO能显著减少焦油含量,添加比例越大其催化裂解效果越好；加热速率增大不利于减少焦油生成；800℃下竹子在管式炉热解,添加CaO极大地促进了H2的生成,而CO2与CO含量降低；随着CaO添加比例的提高,产气热值、产气率、焦炭产量随之提高；CaO/M质量比为2时相对于未添加CaO的情况下,产气热值和产气率相应提高了33.0％和27.7％.     

燃用黄秆生物质锅炉性能试验研究

在2台燃用黄秆生物质燃料的振动炉排锅炉上进行了性能试验,测得锅炉效率分别为85.90%和86.71%,NOx排放浓度分别为180 mg/m3和181 mg/m3(6%O2),SO2排放浓度分别为196 mg/m3和269 mg/m3(6%O2)。研究表明,锅炉效率低的主要原因是燃料水分和灰分偏高导致的发热量偏低、翅片式烟气冷却器积灰和低温腐蚀泄漏后堵管导致的排烟温度高、灰渣含碳量和排烟中CO含量偏高。基于试验结果,提出改进一次风箱和烟气冷却器结构、优化运行方式和提高燃料品质等措施,以提高锅炉效率。     

尿素热解研究及其在脱硝中的应用

介绍了国内外对尿素热解的研究进展及其在选择性催化还原(SCR)脱硝中的应用。重点分析了尿素和尿素-水溶液在不同温度条件下的分解,探讨了催化剂促进尿素热解中间产物异氰酸(HNCO)的水解和提高NH3转化率的作用。促进尿素分解的催化剂有V2O5-WO3/TiO2、Cu-ZSM5、Fe-ZSM5、TiO2、Al2O3等,其中粉末状V2O5-WO3/TiO2能极大地提高HNCO的水解速率。