棕榈废弃物直燃发电技术研究及经济性分析

针对马来西亚的棕榈废弃物生物质燃料,进行了元素分析、工业分析和灰熔融性分析和灰成分分析,并与国内生物质燃料对比。结果表明,棕榈壳的水分低、热值高、灰熔点高,适用于直燃发电。棕榈空果串和棕榈纤维水分高、热值低、灰熔点较低,且碱金属、氯含量较高,有较高的结渣倾向;根据燃料特性,提出了有关锅炉设计的建议措施和技术可行性分析;以棕榈空果串为例进行了直燃发电经济性分析,项目总投资静态回收期为7.65年,具有良好的经济收益。     

城市生活垃圾焚烧飞灰与稻壳灰共熔特性试验研究

以生物质稻壳燃烧提供飞灰熔融能量,协同补充助熔剂为思路,开展稻壳灰与飞灰共熔特性研究．研究结果表明,飞灰中掺混20%和30%稻壳灰时,混合灰样品流动温度最低,分别为1 316℃和1 321℃;稻壳灰掺混量在20%～35%之间,处理温度高于1 350℃时,可生成玻璃体质量含量高于85%的熔渣,熔渣中主要元素为Si、Ca和O,痕量元素为Na和K元素,Cl几乎全部从残渣中去除,确保了熔渣长期安全性．此外,重金属浸出检测结果表明,1 300℃以上,混合灰热处理残渣中的Pb、Zn、Cr、Ni、Cu、Cd的浸出浓度远小于毒性限值,为一般固废,证明了稻壳同时作为飞灰熔融燃料和助熔剂的潜力,为燃料式飞灰熔融工艺开发提供依据．     

稻壳灰显色特征试验研究

在稻壳的变色特征实验台上,通过改变可控电加热炉内的温度(450~900℃),利用CCD图像采集技术,研究了稻壳及热水浸泡稻壳在不同粒径和厚度情形下的变色特征。试验结果表明:未经处理的稻壳在炉内温度高于600℃后,稻壳灰存在黑色颗粒;未经处理的厚层稻壳在750℃附近时,稻壳灰的颜色存在一个相对较浅的状态,而这个状态停止变色的时间明显高于前后两个测点,形成一个凸峰;经过热水浸泡的稻壳形成灰的颜色要浅于未经处理稻壳灰的颜色,且热水浸泡的稻壳形成灰的变色时间随温度的升高而减少;对未经处理的厚层稻壳粉和热水浸泡的厚层稻壳粉在不同炉温加热30 min后,试样的灰度值随温度变化的特征呈双峰分布,在800~850℃存在一个灰度值较高的区域。试验和分析结果为燃稻壳锅炉的设计及稻壳灰的再利用提供了依据。     

生物质流化床热裂解参数对产物分布的影响研究

以稻壳为原料,在自制的小型流化床上,研究了生物质快速热解反应温度、物料尺寸、惰性气体(N2)流量对生物油产率的影响。结果表明稻壳在反应温度500℃、氮气流量2 m3/h、颗粒为0.64 mm时,生物油产率最高52.87%。同时对玉米芯、龙须菜和绿菜在稻壳产油率最高的工况下进行了热解试验,结果表明稻壳和玉米芯生物油产率高于龙须菜和绿菜,就产炭率来说则龙须菜和绿菜明显高于稻壳和玉米芯。     

不同粒径棕榈壳的热失重过程及产物特性分析

采用小型固定床与热重分析仪、气相色谱-质谱仪和比表面积分析仪等,考察不同粒径下棕榈壳的热失重过程与产物特性。结果表明:随着粒径的增大(0.9~50.0 mm),棕榈壳热解主失重阶段的失重量明显降低,第1个失重速率峰的温度前移29℃,同时峰值增加22.18%/min。600~850℃下,棕榈壳热解气体的产率随粒径的增大而增加,但粉状组(≤0.9 mm)的低位热值最高。改变粒径对热解焦油(主要为苯酚和乙酸)的种类影响较小。半焦产率随粒径的增大而增加,但其CO_2气化反应性明显下降。     

掺烧棕榈果壳、棕榈果肉纤维和棕榈空果串对循环流化床锅炉的影响

本文通过对棕榈果壳、棕榈果肉纤维和棕榈空果串的特性进行分析,阐述了掺烧这些燃料后对循环流化床锅炉的影响.     

生物质水蒸气气化利用过程数学模型的建立

分析了甘蔗渣的水蒸气气化过程,基于气化过程的物料平衡和化学平衡关系,建立了一种生物质气化过程的数学模型。用该模型模拟计算甘蔗渣在水蒸气氛围下气化后的气体成分,计算结果与试验数据基本相符,尤其在温度950℃之后,计算值和测量值更接近。以甘蔗渣和木薯渣为例,研究该气化模型的特性。甘蔗渣和木薯渣水蒸气气化的最佳水蒸气/燃料值(S/B)分别为0.3和0.2。气化气组分和气化效果随温度和S/B变化的结果表明:提高温度有利于气化反应的进行,提高S/B,可以增加气体产率,气体热值有所降低。     

生物质灰熔融电容测试实验研究

提出一种利用电容测量生物质灰渣熔融状态的方法,以低熔点的玉米芯灰为样品进行测试,并与X射线荧光分析(XRF)、X射线衍射分析(XRD)、热重-差热分析(TG-DSC)结果进行比较。实验结果表明:玉米芯灰样在600~1000℃加热过程中质量的减少主要由灰分中KCl随加热过程挥发所致,并影响灰熔融温度预测结果;灰样烧结温度为800~900℃,电容测试结果为825℃,TG-DSC测试结果为875℃,灰熔点仪测试结果为990℃。电容测量结果与灰样熔融结渣情况一致,电容变化可准确反映灰样相变情况。与常规灰熔点测试和热重分析相比,该方法可实现实时监控测量,并减小测试过程中碱金属元素受热挥发造成的误差。     

稻壳与木屑燃烧和灰结渣特性对比分析

分别从稻壳和木屑的工业分析和热重试验分析其着火特性和燃烧特性,再以稻壳和木屑分别在600、800℃成灰灰样为研究对象,通过射线荧光(XRF)、X射线衍射(XRD)进行研究分析,从微观角度对稻壳、木屑燃烧和灰熔融特性进行深入研究。研究发现:稻壳比木屑更难于着火,其着火温度高且燃烧性能差。XRD分析数据显示:稻壳在600℃下成灰灰样未成晶相,在800℃下成晶相较好,其物相以石英和方石英为主,存在少量莫来石晶体;600℃下制成的木屑灰中主要存在SiO_2、CaO和CaCO_3,而800℃下制成的木屑灰中SiO_2和CaCO_3,两种灰中还存在少量CaSO_4、K_2SO_4、Al_2O_3等晶相结构。XRF分析数据显示:稻壳灰中SiO_2含量较高,而木屑SiO_2和CaO含量较高,木屑和稻壳含有少量K碱金属,600℃下制成的灰中含有少量Cl元素,而800℃下未检测出Cl元素。稻壳和木屑中硅铝比较大,碱金属含量较低,根据煤炭标准的综合判别指数分析得出,稻壳和木屑在600、800℃成灰灰样结渣均较严重。     

混合生物质颗粒燃料的燃烧特性

从生物质燃料的灰熔融性和热值两个关键性的特性指标着手,以玉米秸秆和水稻稻壳作为主要原料,用试验优化设计和分析的方法 ,寻求混合生物质颗粒燃料的优化配方,提高混合生物质颗粒的软化温度ST>1 400℃,有效地解决了玉米秸秆颗粒结渣问题。对混合生物质颗粒进行了热重试验研究和燃烧机理、动力学特性分析,结果表明:混合生物质颗粒具有易着火和单峰值热解特性,燃烧性能良好。此研究为改善单一成分生物质燃料的燃烧性能,推广利用生物质能提供指导性建议。     

生物质玉米芯热解动力学实验研究

以玉米芯为对象,利用热重-质谱联用技术,以高纯氩气为载气对其进行了详细的热重分析研究。通过对10℃/min和30℃/min升温速率及其不同温度下的失重曲线分析,发现玉米芯的主要失重温度区间为200~400℃,峰值温度为328~345℃。随着升温速率的提高,玉米芯热解的初始温度升高,热解向高温侧移动。同时通过质谱分析获得了温度和升温速率对热解气化产物的影响规律。在此基础上建立了热解动力学模型,并根据实验数据对模型进行了求解,结果表明玉米芯热解在低温段属一级反应而在高温段属三级反应。     

生物质的低位热值与水分、灰分的关系研究

为了探讨利用生物质水分、灰分指标预测生物质秸秆热值的可行性,建立低位热值的预测模型,采集了玉米秸、板皮、锯末刨花、麦糠、木块、玉米芯、稻瘪子、稻壳、麦秸、花生壳、压块、家具面皮和造纸厂下脚料等13种不同生物质总计523个样品,并测定样本的水分、挥发分、灰分和固定碳等工业分析指标和低位热值。通过数据统计分析,灰分和水分对热值有显著的负相关性,利用二元回归方法低位热值顶测模型,决定系数为1或者接近于1,相对标准差RSD小于2.65%。结果表明,利用生物质水分、灰分指标预测生物质秸秆热值是可行的,该研究可为生物质能源化利用提供参考。     

原料种类及热解温度对生物质炭理化特性影响的试验研究北大核心CSCD

为探究生物质原料和热解温度对生物质炭理化特性的影响,文章分别对松子壳、油茶壳、木屑和稻壳进行连续热解试验,获得生物质炭产物。通过对生物质炭的产率、工业分析与热值、吸附值、孔隙结构及表面官能团等理化特性的全面表征,研究原料种类及热解温度对生物质炭理化特性的影响。研究结果表明:松子壳炭、油茶壳炭、木屑炭的热值均大于标准热煤的热值;原料的挥发分含量越高,生物质炭的产率就越低,原料的灰分含量与生物质炭的灰分含量的变化趋势相一致;当热解温度为500℃时,4种生物质炭均可以形成较丰富的中、大孔隙结构,但松子壳、油茶壳等硬壳类生物质炭的微孔更为发达;随着热解温度的升高,生物质炭产率不断下降,生物质炭所含官能团的种类发生变化,数量逐渐减少,孔隙数量也减少,生物质炭的吸附能力减弱。     

燃用甘蔗渣及其它纤维燃料的锅炉

本文从分析甘蔗渣、末等纤维燃料的元素成份、特性着手,探讨了糖、纸厂的能源平衡问题,及甘蔗渣的输送问题;介绍了纤维燃料的燃烧设备,及其设计中的注意事项。并根据运行中存在的问题,提出了相应的解决措施。     

稻壳在流化床中的快速热解研究

研究了稻壳在一个内径为３２ｍｍ的小型热解流化床中的热解过程，探讨了几种因素对热解气体的组成、气体热值和热解效率的影响。实验结果表明，温度、加热速率和停留时间是影响稻壳热解的最主要因素。在良好流化的情况下，停留时间约１ｓ时，在９００℃时热解所得气体热值可达１３０５５ｋＪ／Ｎｍ＾３，热解效率可达５１％。     

利用稻壳气化发电厂灰渣制备高纯白炭黑的研究

以稻壳气化发电厂灰渣为原料,先后通过球磨粉碎、酸处理和高温煅烧工艺制备出高纯白炭黑。采用ICP、XRD、SEM、全自动物理化学吸附仪和激光粒度仪对原料和产品的化学组成、物相、表面形态、结构特征和粒径进行分析,结果表明:稻壳灰中非硅杂原子(K、Na、Ca和Fe等)有促进稻壳灰烧结的作用,金属氧化物含量为8%的稻壳灰,烧结温度低于700℃;无机酸溶煮能除去稻壳灰中97.0%以上的非硅杂原子,经球磨粉碎和HNO3溶煮的稻壳灰中非硅杂原子除去率达到98.9%;预处理后稻壳灰比表面积增大,颗粒表面呈现大量微孔,且高温煅烧(860℃)后未出现烧结现象。所制得白炭黑SiO2含量达99.57%,比表面积为69m2/g,平均粒径为19μm。     

生物质稻壳压缩成型过程建模及优化

在生物质压缩成型燃料的品质指标中,除燃烧特性外,松弛密度是成型燃料的一个重要性能指标,它直接决定了成型燃料的使用、运输要求和贮藏条件。文章以生物质稻壳为研究对象,考虑稻壳成型过程中含水率和成型温度对松弛密度的影响,依据最小二乘支持向量机建立了稻壳压缩成型过程模型,并进行了验证。在此基础上,建立了压缩成型过程的优化目标函数,旨在寻找成型燃料松弛密度最大时,含水率和成型温度两个控制量应满足的优化目标值。结果表明,该模型具有较好的拟合效果,可有效模拟稻壳压缩成型过程特性,且当稻壳含水率为6.631 4%,成型温度为140.991 5℃时,成型燃料松弛密度可达到最大值1.281 6 g/cm3。     

碳氢燃料低温定压比热测量实验研究

基于流动型定压比热容测量方法,本文设计了一套适用于高压低温的碳氢燃料定压比热测量系统,温度测量范围:233.45~313.65 K,最高压力达到10 MPa,测量定压比热容的扩展相对不确定度为1.24%~2.20%(置信因子k=2)。实验在通过纯物质正己烷和质量比1:1正庚烷-正辛烷二元混合物对测量系统可靠性进行验证的基础上,测试了3种碳氢燃料A、B、C压力:0.7、1.5、3和6 MPa,温度:233.45~313.65 K的比热值,结果表明:3种燃料在4种压力下,定压比热分别随温度的增加而增加;在低温区,燃料A、B受温度的影响程度要小于燃料C;压力基本不影响碳氢燃料低温定压比热。该低温高压比热测量系统的建成为进一步开展碳氢化合物及其混合物低温定压比热的研究创造了条件。     

生物质炭化成型燃料直燃特性分析

以棉杆和木屑为原料制备生物质炭化成型燃料(biomass carbonized forming fuel,BCFF).对成型燃料进行了热重分析,选择温度为550,℃、700,℃和850,℃的灰样进行X射线荧光光谱(X-ray fluorescence,XRF)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析、灰熔融实验.TG实验表明:BCFF燃烧过程经历吸热失水、挥发分析出及燃烧、固定碳燃烧和燃尽4个阶段.XRF分析表明:随灰化温度从550,℃升高至815,℃,K减少了56.2%,,Na减少了26.5%,,Cl减少了75%,,而Ca增加了41.6%,,且在700~815,℃之间K、Na、Cl元素损失最大.XRD分析表明:BCFF燃烧灰样的成分主要是石英、单钾芒硝、钙沸石、索伦石、方镁石和硫酸盐等.温度从550,℃升至700,℃时,灰样中KCl消失和出现了钙沸石;升至815,℃时,索伦石消失,分解生成氧化钙、氧化硅、氧化铝等稳定的高温共融体.研究结果可为生物质锅炉燃料选择方面提供理论依据.     

植物质压缩固型燃料在我国的开发利用

当前,一种新型燃料正在我国能源行列中悄然突起。它就是植物质压缩固型燃料。植物质压缩固型燃料的原料取自最为广泛的植物采集加工及凋落的剩弃废料,它们通常包括以下4种类别:碎(散)料——木屑、木片、树叶、松针、竹花等;籽壳——稻壳、麦麸、棉籽壳、花生壳、松籽等;草茎——稻草、麦草、茅草等;秸杆——棉杆、芦苇杆、甘蔗渣、玉米杆、拧条等。