秸秆焦的表面特征及CO2气化反应性的研究

在700～1000℃热解温度条件下制备了稻秸秆和麦秸秆焦并进行了SEM和BET表面积测试分析,采用等温热重法研究了这些秸秆焦的CO2气化反应特性.结果表明:在较低热解温度(700℃)下,秸秆热解焦中尚含有一定量未析出的焦油;在700～1000℃范围内,随热解温度上升秸秆焦的BET表面积逐渐增加,而气化反应活性却有所下降;在800～1100℃气化温度范围内,秸秆焦的气化反应性随气化温度明显增加,两种秸秆焦的表观活化能则随热解温度稍有增加,稻秸秆和麦秸秆焦的表观活化能范围分别为183.58～196.50kJ/mol和147.27～184.01kJ/mol.     

温度对生物质热解产物有机结构的影响

在管式炉上研究了生物质在不同温度下的热解过程,采用傅立叶红外光谱仪研究了热解温度对稻草热解固体产物半焦和液体产物焦油的有机结构变化的影响,用色质联用仪(GC/MS)分析了焦油的主要成分随温度的变化。研究表明,生物质的热解主要集中在200～600℃,高温有利于气体产物的析出,半焦的量及其所含的有机官能团(C=O,C=C,C-H,C-O和OH等)随热解温度的升高快速减少;焦油的量随温度的升高先增大后减小,在500℃时达到最大值,焦油中官能团的种类较稳定,但是吸收峰强度随温度的升高呈减弱的趋势。     

玉米秸秆低温热解特性实验研究

生物质在实验室环境与实际生产环境下的热解特性存在较大差别。以30mm长玉米秸秆为对象,在管式炉中模拟移动床热解炉中实际传热环境,研究热解温度、热解时间对热解进程的影响规律,同时研究了生物质在实验室环境下的热解特性。研究结果表明,实验室环境下生物质热解温度超过580℃后,提高热解温度对生物质挥发分残留率的影响可以忽略,但在实际生产环境下,由于传热传质条件的变化,在合理的经济时间内,生物质热解温度超过580℃后生物质的挥发分仍有较高的析出速率,移动床热解炉的工艺参数确定应该以实际生产环境下的热解特性为理论基础。     

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。     

烟杆热解固体产物性质及其影响因素研究

利用热重分析仪和马弗炉研究了温度和时间对烟杆热解固体产物性质(工业分析组成、发热量等)的影响.在温度为300～600℃,热解时间为30 min和60 min两种工况条件下,分别研究了烟杆热解固体产物性质随温度的变化.结果表明,随着热解温度的升高,热解固体产物中固定碳比例和发热量先升高后降低,在550℃时达到最高值.热解...     

单颗粒玉米秸成型燃料管式炉燃烧特性实验

为了设计和优化玉米秸成型颗粒燃烧机,在卧式管式炉中实验研究了燃烧条件(炉温、颗粒长度、空气流量)对单个玉米秸成型颗粒燃烧过程的影响。结果表明:炉温700℃时,固体的熔融和烧结会阻碍燃烧过程;成型颗粒内部温度和炉温有一定的差别,各温度(500～900℃)下燃烧灰的水溶性较低,均13%;成型颗粒长度(20～50 mm)、空气流量(150～550 L/h)对燃烧过程的影响很小;与木质颗粒相比,玉米秸成型颗粒热解强度低,燃烧时间更长。实验结果将为秸秆颗粒燃烧机的设计和优化提供参考。     

生物质燃烧过程中Cl及碱金属K、Na的析出特性

针对生物质高氯、高碱金属含量导致的直接燃烧产生的受热面腐蚀问题,对生物质燃烧过程中Cl、K和Na的析出规律进行研究。使用马弗炉在500~900℃下燃烧麦秆、稻秆、玉米秆、棉花秆和油菜秆5种生物质,对灰样进行XRF和XRD分析,获得上述物质中Cl、K和Na的析出规律。结果表明:在500~600℃下燃烧时,少量Cl和K析出;在600~800℃下燃烧时,大量Cl和K以KCl形式析出;当燃烧温度高于800℃以上,除油菜秆外所有生物质中Cl和K的析出非常缓慢。在500~900℃下燃烧时,生物质灰样中Na含量变化均很小。     

生物质在高温下的动态热解及元素析出特性

利用管式炉在800~1 200℃的温度下对麦草、稻草和元宝煤进行高温热解,并通过红外光谱分析仪和氢气分析仪对析出气体的成分进行测量,研究结果表明:麦草和稻草的NH_3,HCN,H_2和主要烷烃气体的析出曲线均呈现为单峰状,其中,H_2最晚析出且析出时间最长;随着热解温度的升高,麦草和稻草的NH_3,CH_4和C_2H_4析出量均逐渐减小,H_2析出量逐渐增大且增速快于元宝煤,当热解温度约为1 100℃时,麦草和稻草的HCN析出量均达到最大值;当热解温度约为1 010℃时,稻草的C_2H_2和C_6H_6析出量最大,而麦草的C_2H_2和C_6H_6最大析出量对应的热解温度分别约为1 030,1 060℃;麦草和稻草析出气体的碳元素质量分数均随着热解温度的升高而逐渐减小,氢元素质量分数在热解温度为1 000℃时最小,氮元素质量分数在热解温度为900℃时最大,麦草析出气体的氧元素质量分数随着热解温度的升高而逐渐增大,而稻草析出气体的氧元素质量分数在热解温度为1 000℃时最大。     

不同热解升温速率下制备所得生物焦的汞吸附性能

在管式炉中不同热解升温速率下制备了核桃壳生物焦,借助固定床反应器表征了生物焦的汞吸附性能,利用N2吸附/脱附装置和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析仪分析了生物焦的孔隙结构及表面官能团,获得了生物焦对汞的吸附机理.结果表明:在相同吸附时间内,随着定温制备条件中热解温度和变温制备条件中热解终温的升高,生物焦对汞的吸附能力由强到弱依次为600℃、800℃、1 000℃和400℃;其中在定温制备条件下,当热解温度为600℃时,其累积汞吸附量达到最大,在300 min吸附时间内为2 942 ng/g;随着热解升温速率的升高,生物焦对汞的吸附能力先增强后减弱,当热解升温速率为10 K/min时,生物焦对汞的吸附性能最好;同时在生物焦对汞的物理吸附过程中,3～5 nm的介孔起主要作用,累积孔体积越大,累积汞吸附量越大,越利于生物焦对汞的吸附;在热解终温为600℃时,随着热解升温速率的升高,生物焦表面官能团的数量先增加后减少,与汞吸附性能实验结果一致,说明生物焦表面官能团会影响生物焦对汞的吸附性能.     

玉米秸秆成型颗粒热解炭抗压强度和收缩特性实验

文章在300～800℃的热解温度下制备了玉米秸秆成型颗粒热解炭,并分析了这些热解炭的抗压强度和收缩特性。分析结果表明:当热解温度为300～700℃时,热解炭的径向和轴向收缩率均随着热解温度的升高而增大;同一热解温度下,径向收缩率均大于轴向收缩率,径向收缩率从12.3%增大到24.2%,轴向收缩率从9.1%增大到18.4%;当热解温度升高到800℃时,热解炭的径向和轴向收缩率均略有回降;当热解温度为300～600℃时,热解炭的抗压强度约为1 MPa,当热解温度为600～800℃时,热解炭的抗压强度约为2 MPa;热解炭的径向抗压强度略大于轴向抗压强度。