低阶煤热解条件对高炉喷吹半焦燃烧性能及动力学特性的影响

采用热重分析法研究了不同热解条件下半焦的燃烧性能和动力学特征，利用Ozawa法求取动力学参数。结果表明，热解温度越低、保温时间越短时，半焦的燃烧性能越好；热解升温速率对半焦燃烧过程的反应程度影响不大；粒度越大，燃烧性能差异性越明显。热解温度对半焦燃烧性能影响较大，550℃是本研究中制备高燃烧反应性半焦的适宜热解温度。两种不同粒度原煤制得的半焦均随转化率增大，活化能减小。1~3 mm原煤在热解温度为550℃时所得半焦在燃烧过程中符合反应级数模型，化学反应为限制性环节，反应最概然机理函数为f(α)=(1–α)2。     

木质素与高密度聚乙烯共热解特性研究

生物质与塑料共热解是一种非常有效的生物质利用方法之一,但由于生物质结构的复杂性,共热解过程的机理尚不明晰。木质素是生物质的主要组分之一,本文通过热重-质谱联用仪和裂解器-气相色谱质谱仪研究其与高密度聚乙烯共热解过程,获取共热解特性及热解产物分布特性,以揭示共热解过程机制。结果显示,木质素与高密度聚乙烯共热解过程存在协同效应,使得热解失重速率加快,热解固体残渣含量减少。共热解过程有利于CH₄、H₂O、CO和C₂H₄的生成,抑制CO₂的生成。同时,酚类、醇类和糖类等含氧化合物产量减少,烷烃和烯烃类化合物产量增加。结果表明,共热解过程会发生氢转移现象,氢与木质素衍生热解产物结合发生反应,从而抑制含氧化合物的生成,促进烷烃类和烯烃类化合物生成。     

兰炭废水中氨氮去除效果现场试验研究

采用氨氮吹脱—生物絮体吸附—混凝沉淀—改性兰炭吸附的组合工艺对兰炭废水中的氨氮去除效果进行了研究,并进行了现场试验。结果表明:在p H=11,温度35℃,气液比为6 000的条件下,氨氮的吹脱去除率为85%;投加活性污泥,控制废水MLSS为5 g/L,连续曝气12 h,控制聚合硫酸铁投加质量浓度为1.0~1.5 g/L,p H为6.5~7.5,氨氮去除率为80%;沉淀后出水用改性兰炭吸附,出水氨氮降至10~20 mg/L,氨氮去除率可达到99.5%。     

Pyrolysis and co-pyrolysis of Laminaria japonica and polypropylene over mesoporous Al-SBA-15 catalyst

The catalytic co-pyrolysis of a seaweed biomass, Laminaria japonica, and a typical polymer material, polypropylene, was studied for the first time. A mesoporous material Al-SBA-15 was used as a catalyst. Pyrolysis experiments were conducted using a fixed-bed reactor and pyrolysis gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS). BET surface area, N₂ adsorption-desorption isotherms, and NH₃ temperature programmed desorption were measured to examine the catalyst characteristics. When only L. japonica was pyrolyzed, catalytic reforming slightly increased the gas yield and decreased the oil yield. The H₂O content in bio-oil was increased by catalytic reforming from 42.03 to 50.32 wt% due to the dehydration reaction occurring on the acid sites inside the large pores of Al-SBA-15. Acids, oxygenates, mono-aromatics, poly aromatic hydrocarbons, and phenolics were the main components of the bio-oil obtained from the pyrolysis of L. japonica. Upon catalytic reforming over Al-SBA-15, the main oxygenate species 1,4-anhydro-d-galactitol and 1,5-anhydro-d-manitol were completely removed. When L. japonica was co-pyrolyzed with polypropylene, the H₂O content in bio-oil was decreased dramatically (8.93 wt% in the case of catalytic co-pyrolysis), contributing to the improvement of the oil quality. A huge increase in the content of gasoline-range and diesel-range hydrocarbons in bio-oil was the most remarkable change that resulted from the co-pyrolysis with polypropylene, suggesting its potential as a transport fuel. The content of mono-aromatics with high economic value was also increased significantly by catalytic co-pyrolysis.     

生物质与催化裂化油浆共热解协同作用研究

基于生物质焦油氧含量高、品质差的缺陷,本文提出将生物质与重油共转化利用的方法。以催化裂化油浆（FCC）、稻壳（RH）、木屑（PS）为原料,通过低温固定床热解实验对其共热解产物分布进行了研究。结果表明,在FCC的供氢作用下,共热解有利于焦油中含氧化合物的脱除,随着生物质比例增加,反应过程中脱羧基、脱羰基反应减弱,脱羟基反应增强,产物中CO、CO₂产率较计算值增加幅度减小,水的产率较计算值逐渐增大。焦油中烃类物质增加,其中芳香烃以二元环和四元环增加为主,脂肪烃中以C₁₃~C₂₀增加为主。整体上,共热解过程促进了半焦产率的增加,焦油产率虽无明显改变但品质得到了显著提升。     

煤直接液化残渣与褐煤共热解动力学研究

为了解决煤炭液化残渣在热解过程中软化熔融并剧烈膨胀导致难以利用的问题,在温度范围为30 ～900℃,升温速率分别为10、20、30、40℃/min的情况下,借助热重分析仪对煤直接液化残渣与褐煤进行程序升温共热解试验,采用Doyle法分析共热解动力学,将动力学结果与共热解协同作用进行关联.结果表明:共热解过程可用3个串联的一级反应描述,温度区间分别为200 ～310、310～470、470～900℃,其中310 ～470℃对应共热解反应的活泼分解阶段,反应活化能(40 ～ 50 kJ/mol)远大于低、高温反应活化能(10 ～20 kJ/mol).液化残渣与褐煤共热解降低了活泼分解阶段的反应活化能,加快了反应速率,增大了热解失重率,使共热解反应在300 ～550℃表现出正协同作用.     

市政污泥掺混半焦粉成型影响因素的实验研究

在市政污泥和半焦粉成型过程中,为了研究各因素对成型效果的影响,以达到在较少黏结剂添加量的条件下,制备出强度和热值都较高的型煤,开展了市政污泥掺混半焦粉成型因素影响的实验研究。在实验室条件下,以褐煤半焦粉为基本原料,通过添加不同比例的市政污泥和黏结剂,同时调节成型压力,利用压力试验机进行压球并测其强度。在实验过程中,通过对各因素进行优化,得出了污泥半焦粉成型的最佳工艺。结果表明:在黏结剂添加量为2.0%,污泥添加量为20%,成型压力为35 k N的条件下,制得了发热量在22 MJ/kg以上的污泥半焦型煤,为市政污泥的高效清洁利用提供了新途径。     

高炉用冶金焦与兰炭气化反应行为研究

通过实验室模拟高炉反应条件,对高温下冶金焦炭、兰炭与CO2气化反应特性进行研究,并结合兰炭微观结构分析了其反应机理.结果表明,兰炭起始反应温度低,气化反应速率远高于冶金焦炭,并且随着温度升高而迅速增加.富碱后,碱金属可以分布到兰炭内部,使兰炭在较长时间内保持较高的反应速率.冶金焦炭结构致密,镶嵌组织含量高;兰炭结构呈层片状,比表面积大,各向同性组织含量高,易与CO2发生反应.     

基于正交实验优化凤眼莲与低阶煤共热解条件

采用自行改装设计的干馏炉,基于L9 (34)正交实验对凤眼莲和低阶煤低温共热解进行条件优化,以提高热解油产率,正交实验得出因素主次关系为:终温＞配比＞粒径＞保温时间,并且当凤眼莲添加量为35％,终温为550℃,凤眼莲粒径为0.355 mm～0.500 mm,保温时间为25 min时,热解油产率达到最大值11.70％,比优化前提高了3.36％.并对热解油进行了GC-MS检测,优化后热解油中苯类物质得到了大量的富集,其质量分数达到了63.17％,比优化前提高了81.99％.元素分析和热值分析得出优化前后热解油n(H)∶n(C)和热值变化不大,在不影响热解油品质的情况下实现了提高热解油产率的目的.     

宝日褐煤及其干燥煤和半焦的润湿热变化规律

采用μRC微量热仪研究了宝日希勒褐煤及其500℃热解半焦在25℃下的润湿热.结果表明,褐煤的含水量对润湿热有较大影响,含水量低于16%的干燥煤润湿热随着含水量的降低而增加,含水量高于16%的宝日褐煤润湿时的放热量可忽略不计;半焦在空气中由于氧化吸湿,润湿热降低,暴露48h后润湿热降低为原来的1/2,暴露240h后润湿热降为原来的12%,并不再随暴露时间的增加而降低;半焦的润湿热与半焦粒度无关,而润湿时的放热速率随粒度的增大而降低;褐煤的表面官能团与半焦的表面官能团有较大差别.研究表明,表面官能团对润湿热有较大影响.