煤与生物质的共热解

对近年来煤与生物质共热解的研究作了综述，研究的焦点集中在富氢的生物质向贫氢的煤的转移，即寻找是否存在所谓的协同效应，在固定床，流化床等类型反应器中煤与生物质共热解的研究没有发现协同效应，这主要是因为煤与生物质热解温度的差异所造成的，至今还没见到在自由落下床中煤与生物质共热解的研究报道，在这种类型的反应器中，物料自由落下，物料粒子的温度很大程度上依赖于其黑度，由于煤的黑度远远大于生物质的黑度，在自由落下床中可以使二者达到同步热解，此外，生物质热解产生的富氢气体可以作为煤加氢热解的氢源，在这个基础上，提出了两步法共热解的思路。     

煤与生物质共热解特性初步研究

初步研究了煤与生物质共热解时的协同作用,热解实验研究了大雁煤、木屑和两者混合物三个样品的热解特性,木屑与大雁煤热解特性相比,热解产物产率随温度变化特性形似,但热解的起始温度和热解温度区间有一定差别,两者混合物共热解时出现了协同作用,结果是半焦产率降低,焦油和气产率增加,热解气组成中H2和CH4 降低,CO和CO2增加.     

煤与生物质的共热解液化研究进展

煤与生物质共热解液化将是燃料与化学品重要的转化技术之一。本文从共热解液化机理、共热解液化反应动力学、煤与生物质的协同作用、催化剂、共热解液化工艺、共热解液化产物等方面对煤与生物质共热解液化研究进展进行了综述,指出煤与生物质的快速共热解液化将是重要的发展方向,催化剂的应用和液化产物的精制将对提升液化油的品位和降低成本,对实现共液化油替代现行石化液体油具有更重要的意义。     

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。     

木屑与煤慢速共热解产物特性研究

采用TG-FTIR联用的分析方法对木屑与煤共热解产物进行分析,结果发现,木屑与煤共热解产物不是两者单独热解的简单叠加,而是木屑与煤协同反应相互促进或抑制的结果。煤化程度越高木屑与煤共热解过程中CO和CH₄的产率越多,CO₂的产率越少,液体和固体产物越多。木屑与煤掺混比例对于共热解产物的影响规律性不是非常明显,对于CO和CH₄,掺混比例5:5时产率最低;CO₂在共热解温度<500 ℃时,掺混比例5:5时产率最高,而在共热解温度>500 ℃时,随着煤的掺混比例的增加产率逐渐减小。木屑与褐煤的共热解固体产率随着掺混比例的增加逐渐增大,木屑与无烟煤的共热解固体产率正好相反。     

生物质与煤共燃研究(Ⅰ)生物质的低温热解

介绍了生物质与煤共燃的研究流程及其主要的研究方法，通过对三种主要农业剩余生物质（锯屑，谷壳和花生壳）热解过程中的失重率变化，物理性质变化，工业分析变化，元素分析变化和发热量变化的研究发现，三种生物质在热解温度220℃-300℃，热解时间30min-60min下进行低温热解时，热解过程主要受热解温度控制，受热解时间控制较弱，随热解温度升高，热解时间延长，生物质的热失重率逐渐升高，生物质逐渐变得易于研磨。在工业分析上挥发分逐渐减少，固定碳及灰分不断提高，水分含量大幅下降；在元素分析上O元素的含量不断下降，C元素的含量不断上升，从而发热量不断增加，研究表明，当热解温度为270℃-300℃时，热解生物质的各项性质可与煤接近。     

煤与生物质快速共热解协同效应的研究进展

文章对现有煤与生物质的共热解机理进行了简要概括,并对几种煤与生物质快速共热解常见设备中协同效应的研究现状进行了归纳。结果表明,反应器类型是煤与生物质共热解过程中的重要影响因素:在沉降炉以及气流床反应器内均未发现共热解过程有明显的协同效应,而在自由落下床反应器内则表现出较为明显的协同效应。本课题组在低变质烟煤与小麦秸秆快速流化床共热解研究过程中发现,混合物料的实际焦油收率明显大于理论焦油收率,即共热解过程展现出了明显的协同效应。最后,在总结现有研究文献的基础上,对快速共热解协同效应研究的不足进行了分析,并对该研究方向的未来进行了展望。     

共热解过程中煤与生物质相互作用的研究进展

煤炭与生物质共热解是实现煤炭高效清洁利用的重要途径之一。共热解可改善煤炭单独热解产生的污染问题和生物质单独利用时能源密度低、季节性供应不平衡的问题,不仅能提高煤炭转化效率,还能获得更高品质油品。本文从煤与生物质共热解的影响因素、研究方法和共热解过程中组分间相互作用等方面出发,对近期国内外煤与生物质共热解的研究进行综述。总结了生物质种类、热解工艺参数和热解反应器的类型对煤与生物质共热解过程的影响规律以及煤与生物质在共热解过程中的相互作用过程,即半焦与挥发分间的相互作用、挥发分间的相互作用、生物质中碱金属对共热解的催化作用,并针对如何进一步认识煤与生物质相互作用机理、提高共热解效率等问题和发展方向作了展望。     

生物质与烟煤混合燃烧特性及动力学分析研究

使用非等温热分析方法研究了生物质(麦秆)和烟煤混合燃烧的反应特性。结果表明,生物质的添加可以降低混合样品的燃烧着火温度和燃烬温度,且混合样品燃烧反应性能随着生物质混合比例的增加而提升;生物质添加质量分数为20%时,煤和生物质混合燃烧协同作用最明显。使用Coats-Redfern(CR)、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)动力学模型对混合样品燃烧活化能进行计算,其值在挥发分燃烧阶段随着生物质混合比例的增加而增加,在焦炭燃烧阶段呈现下降趋势;通过对FWO和KAS动力学模型有效性进行分析发现,FWO和KAS模型在描述混合样品燃烧动力学时存在一定的局限性,而采用适宜机理函数的CR模型更适用于描述混合样品的燃烧反应动力学,对燃烧机理的分析也印证了动力学的分析结果。     

Heating value of biomass and biomass pyrolysis products

Studies conducted on the heating value of various types of biomass components and their pyrolysis products such as char, liquids and gases are presented. Heating values of chars are comparable with those of lignite and coke; heating values of liquids are comparable with those of oxygenated fuels such as methanol and ethanol, which are much lower than those of petroleum fuels. Heating values of gases are comparable with those of producer gas or coal gas and are much lower than that of natural gas. It is also found that the heating values of products are functions of the initial composition of biomass; correlations are developed to express these. Also, correlations are developed which explain the influence of ash elements on heating values of the pyrolysis products and on percentage distribution of energy in the products.     

生物质与聚乳酸塑料共热解特性

生物质与塑料、煤等物料之间的共热解是环境友好、具有极大发展潜力的生物质热解升级处理方式。通过自制快速固定床热解反应器研究了玉米芯与聚乳酸的热解。结果表明,玉米芯与聚乳酸的共热解使热解油产率和热值增加,而水分含量降低。通过TGA/FTIR联用实时考察了玉米芯、聚乳酸及其二者混合条件下的热解气体析出特性,FTIR分析表明玉米芯与聚乳酸在共热解条件下存在明显的耦合作用。     

Fe/CaO催化剂对脱灰徐州烟煤热解特性的影响

煤热解是一种重要的煤炭分质利用技术,但热解过程中产生的副产物焦油危害极大,催化改质是高效清洁利用煤焦油的方法之一。本文采用溶胶凝胶法制备Fe/CaO催化剂,在管式炉反应器上对脱灰徐州烟煤进行了催化热解实验,对研究催化裂解煤焦油具有重要的意义。结果表明：Fe/CaO催化剂可以明显促进热解气的产生,热解气中CO₂、CO和CH₄的产量均不断增加。Fe/CaO催化剂促进了液体产物的催化裂解,导致液体产率明显下降。Fe/CaO催化剂促进焦油中的稠环芳烃向脂肪烃和轻质芳烃转化,此外,Fe/CaO催化剂还对萘类化合物的产生有促进作用。Fe/CaO催化剂催化后焦油中两环化合物的含量增多,三环及以上的化合物含量减少,焦油分子量呈减少的趋势。     

Influence of transport effects on pyrolysis reaction of coal at high heating rates

The kinetics of coal pyrolysis may be influenced either by chemical reaction or by transport processes, the latter becoming rate-determining at increasing heating rate, particle size and pressure. Quantitative data are reported for those parameters which cause pyrolysis to become transport-controlled. The experiments have been performed with three different coals in H₂ and N₂, at heating rates ranging from 10³ to 10⁴ K s^?1, pressure from 0.1 to 150 bar and particle size from 0.063 to 0.8 mm.     

温升速率对混合煤样热解的影响及动力学分析

为了节约动力煤,降低电力成本,为锅炉燃烧提供理论指导。采用热重分析法和热差分析法对褐煤和煤矸石的混合物进行热解实验。通过改变实验条件(温升速率)可以得到不同情况下的TG曲线、DSC曲线和转化率曲线。实验选用褐煤和煤矸石的质量比为2∶3,温升速率分别为10、30、50℃/min。10℃/min和50℃/min的煤样总的放热面积相近,但30℃/min的放热面积较小,说明30℃/min的温升速率不利于放热。由动力学分析得知,由于温升速率不同,活化能、频率因子均不同,热解动力学参数均发生一定变化。     

Devolatilization characteristics of biomass at flash heating rate

The devolatilization characteristics of biomass (wheat straw, coconut shell, rice husk and cotton stalk) during flash pyrolysis has been investigated on a plasma heated laminar entrained flow reactor (PHLEFR) with average heating rates of 10⁴ K/s. These experiments were conducted with steady temperatures between 750 and 900 K, and the particle residence time varied from about 0.115 to 0.240 s. The ash tracer method was introduced to calculate the yield of volatile products at a set temperature and the residence time. This experimental study showed that the yield of volatile products depends both on the final pyrolysis temperature and the residence time. From the results, a comparative analysis was done for the biomasses, and a one-step global model was used to simulate the flash pyrolytic process and predict the yield of volatile products during pyrolysis. The corresponding kinetic parameters of the biomasses were also analyzed and determined. These results were essential for designing a suitable pyrolysis reactor.     

煤粉大比例掺混不同生物质的混燃特性研究

可再生能源生物质清洁低碳、易于获取、利于着火,含硫、氮量少且属于碳中性物质,但其能量密度低。在煤粉中大比例掺混生物质(生物质/煤粉质量比大于5∶5)可有效改善煤粉着火特性,碳排放水平接近燃烧天然气,且污染物排放显著降低,进而达到节能减排目的。目前研究主要集中在低掺混比例(小于5∶5)下生物质与煤粉的混燃特性,针对北方常见的玉米秸秆、稻杆和玉米芯等生物质与煤粉在大掺混比例下的燃烧特性,尚有待深入。笔者利用热重分析技术分别研究了煤粉与不同生物质种类(玉米秸秆、稻杆及玉米芯)在不同掺混比例下(5∶5、6∶4、7∶3和8∶2)的混燃特性,分析生物质种类和掺混比例对混合燃料的着火温度、燃尽温度、交互反应以及燃烧特性指数等的影响,确定了不同生物质的最佳掺混比例。结果表明:掺混比例对混合样品失重曲线的影响从大到小依次为玉米秸秆、玉米芯和稻杆。随掺混比例增加,第1阶段最大质量变化速率逐渐增大且燃烧进程前移,第2阶段则逐渐减小,这是由于挥发分相对增加且焦炭相对减少的原因。混合样品的着火温度和燃尽温度比纯煤粉分别下降约100和60℃。随掺混比例的增加,玉米芯着火温度逐渐减小,玉米秸秆和稻杆则先减小后增大,且均在7∶3时达到最小;燃尽温度均呈现下降趋势,下降幅度由大到小分别为玉米芯、稻杆和玉米秸秆。玉米秸秆和稻杆在8∶2时燃尽性能较差。混合样品发生不同程度的交互作用,该交互作用正是生物质的促进和抑制的协同作用,使3种生物质均在5∶5时对煤粉燃烧抑制作用大;玉米秸秆和稻杆在7∶3时、玉米芯在6∶4、8∶2时促进作用大。同时,3种生物质的燃烧特性指数远大于煤粉,随掺混比例的增大,玉米芯的燃烧特性指数变化最大并在8∶2时达到最大值,6∶4和7∶3时几乎相同;稻杆的变化最小且在7∶3时达到最大值;玉米秸秆在7∶3和8∶2时几乎相同并达到最大值。小范围改变掺混比例时,燃烧特性指数变化不大。这可能是由于燃烧特性指数不仅与着火温度和燃尽温度有关,还与样品在其主要燃烧过程的反应速率有关,而煤粉在焦炭燃烧阶段的反应剧烈程度高于生物质挥发分析出阶段,使不同掺混比例的混合样品出现以上现象。