氧量对典型生物质燃烧特性的影响

采用热重-质谱联用仪对稻秆、玉米秆和玉米芯3种生物质的燃烧特性进行了实验研究,讨论了氧量对其燃烧特性的影响,提出采用相对失重速率来描述其燃烧特性指数。结果表明：氧量对燃烧模式有一定的影响。稻秆和玉米芯燃尽温度受氧量影响明显,而玉米秆则相反。对于同一种生物质,随着氧量的增加,综合燃烧特性指数增大,各气体析出温度范围减小,析出终温增大,氧量对3种生物质主要燃烧气体产物析出的影响程度依次为：稻秆>玉米芯>玉米秆。3种生物质的燃烧过程可采用2段1级反应模型来很好地描述,在不同氧量条件下,3种生物质的燃烧活化能E与指前因子A存在动力学补偿效应。     

不同氧浓度下城市污泥燃烧特性及动力学分析

通过热重分析研究了污泥在不同氧体积浓度下(20%、30%、50%、70%、90%)的燃烧动力特性。研究表明氧浓度对污泥燃烧的影响发生在氧浓度≤50%且温度高于380℃的范围。在氧浓度影响范围内,随着氧浓度增大,微分热重曲线逐渐向低温端偏移,最大反应速率增大,其对应温度减小,燃尽温度减小,综合燃烧性能提高。燃烧动力特性分析表明,提出的污泥燃烧连续动力学模型适用于不同氧浓度,模型结果与实验结果吻合较好,并分析指出反应级数n、活化能E和指前因子A均不受氧浓度的影响。     

神府煤加压热解特性及热解动力学分析

煤的加压气化是煤清洁利用的关键,作为气化反应的初始阶段,煤热解特性对煤气化过程有着重要的意义.为了深入了解煤的加压热解机制,该文采用加压热重分析仪研究了我国的一种典型烟煤--神府煤在不同压力下的热解失重特性,采用挥发分释放综合特性指数(D)与非等温法,结合不同的扩散机制函数分析了神府煤加压热解动力学机制.研究发现神府煤的热解主要包括煤样的干燥脱水、挥发分的析出以及大分子焦油的二次裂解;加压对神府煤的热解过程有明显的影响,热解压力小范围的升高(＜0.8MPa)有利于挥发分的析出,然而过高的压力不利于挥发分的快速析出,挥发分释放综合特性指数可很好地表征神府煤加压热解过程中挥发分的析出特性.热动力学分析表明,三维球扩散模型比较适合神府煤的加压热解机制,低温段活化能随热解压力增大先增大后减小,但明显高于高温段热解活化能.     

煤与生物质中高温共热解特性研究

为了探究煤与生物质在中高温度条件下共热解过程中热解气的释放特性及元素析出规律,本文采用固定床反应器对松木和兖州煤在800~1 200 ℃温度下进行中高温热解实验,借助傅立叶红外气体分析仪和氢气分析仪对热解气的组分进行在线测量,并探索其动力学释放特性。结果表明:各热解气中可燃气体主要为H2、CO和CH4;热解温度升高,共热解气中的H2产量会大幅增加,高达75.4 mg/g反应物,CO产量缓慢增加至184.3 mg/g反应物,CH4产量下降;共热解过程中,H2析出最晚且过程在30~200 s,CO的释放过程比CH4快,且释放体积分数峰值更高,可达61.1 μL/L;生物质的氮结构存在形式主要为更不稳定的氨基酸和蛋白质,热解时NH3和HCN析出更快但释放峰值更低;此外,煤和生物质共热解时的协同作用不影响CO和CH4的释放。本研究可为未来煤与生物质中高温闪速共热解制气以及低碳清洁能源的利用提供一定指导。     

热解温度对煤泥焦燃烧及产物析出特性影响

采用热重-质谱联用系统对不同热解温度所制煤泥焦进行燃烧实验,研究了热解温度对煤泥焦的燃烧特性及NH_3、NO、SO_2、CO_2析出特性的影响,并运用C-R法计算煤泥焦的活化能及指前因子。结果表明:热解温度对煤泥焦的燃烧特性影响较大,可燃性指数、燃烧稳定性指数、综合燃烧指数均随热解温度升高而减小;热解温度对NH_3、NO、SO_2、CO_2的析出特性有一定影响,其析出相对累积量均随热解温度升高而降低;煤泥焦活化能随着热解温度升高明显提高,而且煤泥焦燃烧存在动力学补偿效应。     

水分对稻杆热解特性的影响

利用热重质谱联用分析仪对水分含量不同的稻秆进行热解实验研究,并对热解过程的动力学特性进行分析。结果表明,稻杆中的水分含量对其热解的4个主要阶段都有重要的影响:水分延迟了热解失重峰的出现,同时也促进了稻杆的热解;不凝性小分子气体的析出量随稻杆原料水分含量增大而增大,主要焦油组分析出量则随之减小。对稻秆热解过程的动力学参数进行求解,所得预测值与实验结果能较好地吻合,同时讨论了稻杆热解过程的活化能与指前因子之间的动力学补偿效应。     

煤泥热解产物析出特性热质联用实验研究

利用热重-质谱联用技术对煤泥热解特性进行研究,分析含水率和升温速率对煤泥热解产物析出现象的影响。结果表明:主要热解产物依次为CH4、HCN、CO2、C3H7+、C2H6、C3H5+,其析出温度均分布在350~650 ℃和650~900 ℃;含水率对热解产物的析出特性影响较小,CH4、HCN、C2H6与C3H5+析出强度峰值在500 ℃左右,CO2及C3H7+的析出强度峰值分别在500、700 ℃左右;升温速率对热解产物的析出特性影响较明显;随着升温速率提高,产物析出峰值均向高温区段移动,4种热解产物的析出强度均呈增大趋势。     

O2/CO2和O2/N2气氛下不同煤种的热解与燃烧试验研究

采用热重-质谱联用仪分别研究了3种煤在O2/N2和O2/CO2气氛下的热解和燃烧特性.结果表明,与N2气氛相比,CO2气氛下煤粉的热解过程可分为水分的蒸发、挥发分的释放以及较高温度下煤焦与CO2的气化反应;随燃烧气氛中氧浓度的增加,煤粉的TG-DTG曲线移向低温区,着火温度和燃尽温度降低,煤粉综合燃烧特性指数增大;在相同的燃烧气氛及氧浓度下,PRB次烟煤的着火温度和燃尽温度明显低于Illinois烟煤和Utah烟煤.     

不同氧浓度下污水污泥热重燃烧特性研究

利用热重分析仪对污泥在不同氧浓度下进行了热解和燃烧试验,分析了氧浓度对污泥燃烧特性的影响。研究结果表明,随着氧浓度的升高,整个燃烧过程的平均失重速率逐渐上升;低温段的失重速率随氧浓度升高而逐渐提高,失重极大值不断增大且出现时间提前;高温段的平均失重速率不断提高,在氧浓度50%时达到最大值,失重极大值逐渐减小而出现时间提前。污泥着火温度随氧浓度上升而有所降低。     

农业废弃物的热解特性分析及动力学模拟

采用热重分析技术对中国典型农业生物质废弃物(玉米秆、稻草和棉秆)的热解行为及其动力学规律进行了研究,定量分析了升温速率对生物质热解特性的影响规律,建立了生物质热解的反应动力学模型.结果表明,农业生物质的热解表现出相似的规律,热分解主要集中在200-400℃.在升温速率为10℃/min时,玉米秆、稻草和棉秆分别在347.6、315.4和345.2℃取得最大反应速率8.00、7.35和7.68％/min,当温度达到900℃时,焦炭产率分别为24.5％、30.8％和20.7％.在低升温速率下,挥发分析出阶段的起始温度与升温速率的对数呈线性关系,最大热解速率随着升温速率的增大呈线性增大趋势.三组分模型可以很好地模拟木质纤维类生物质在不同升温速率下的热解行为.纤维素分解对生物质热解的贡献最大,半纤维素次之,而木质素最小.     

海藻的热解特性分析

用热重分析法对一种海洋生物质--海藻类植物江蓠的热解过程及其动力学规律进行了研究。分析了样品在不同升温速率(10、20、30℃/min)和不同粒径(0.18、0.28、0.45 mm)下的实验结果，发现样品的非等温失重过程由脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4 个阶段组成,结合傅里叶红外光谱分析了样品热解过程的主要成分变化，比较了各升温速率下的热解特性参数，并计算出热解产物释放指数r; 随着升温速率的增加，热解反应越容易进行。当粒径小于0.45 mm时，时, 颗粒粒径对热解过程影响不大。用Coats-Redfern方法计算出样品的热解动力学参数,发现其热解反应机理函数不同于木质类生物质，求得的活化能E与频率因子A之间存在动力学补偿效应。     

过氧化钙对煤粉燃烧效率的影响

利用热分析法研究了过氧化钙(CaO2)的分解及其对煤化程度不同的煤粉燃烧效率的影响,分析了CaO2的助燃催化作用机制。结果表明,CaO2分解温度区间与煤粉的挥发分析出温度区间较为吻合,CaO2分解释放的氧气可促进热解气体的氧化反应和固定碳的燃烧反应,催化煤的燃烧释热。动力学计算表明,CaO2可降低燃烧各阶段反应活化能,提高燃烧过程的反应速率。比较分析发现,煤的热分解过程与CaO2的分解过程的协同程度和煤的着火方式对此助燃催化有重要的影响。     

胜利褐煤的加压热解特性分析

采用高温加压热重分析仪进行胜利褐煤的加压热解实验,并通过便携红外气体分析仪在线检测气体产物的释放,考察压力对煤热解过程的影响并进行动力学参数的计算。研究表明：不同压力下煤的热解都可以分为3个阶段,随着热解压力的升高,低温段的热解失重峰向更高温度偏移,而中温段的热解失重峰则向较低的温度偏移,煤焦的产量逐渐增大,CO释放量逐渐增多,而CH4释放量并无明显的规律;不同压力下的热解反应活化能差异不大,并同指前因子之间有良好的动力学补偿效应,相关系数达到0．982。     

农药生产废渣燃烧/热解特性研究

在30 ℃/min升温速率下,利用热重分析方法对农药生产废渣热解和燃烧过程进行了分析,发现农药废渣燃烧过程可以分为两个阶段：150~400 ℃和400~600 ℃。在600 ℃时,农药废渣的燃烧反应程度已经达到了96%。农药废渣热解和燃烧过程的第1个失重阶段基本重合。利用Achar法求得了农药废渣燃烧和热解过程的反应机理函数,以及表观动力学参数。分析发现热解与燃烧第1阶段的反应机理函数相同。利用热重–傅里叶变换红外光谱分析对30 ℃/min升温速率下农药废渣热解和燃烧过程中的气体析出情况进行了分析,发现农药废渣热解过程中,有大量的SO2析出,SO2的析出集中在300~600 ℃区间内,在此区间内,还有少量的CO2和H2O析出,CO的析出主要在高温段发生。对燃烧条件下的FTIR分析表明,氧气的存在使得SO2的析出提前,农药废渣中的N在较低温度下以NH3的形式释放,而在热解条件下,农药废渣中的N的释放主要是高温区生成的HCN。     

石灰石固硫特性热分析评估

在改进的热天平上,测定石灰石的热解和固硫反应热重曲线,并经对曲线进行回归处理．给出了石灰石热解的动力学方程;提出石灰石固硫热重曲线的“分段”分析方法。对在不同条件下得到的CaO与SO的反应进行机理分析。     

褐煤热解平行反应动力学模型研究

采用热重分析方法对海拉尔和霍林河褐煤进行了等速升温热解实验研究.在无需预定子反应活化能分布和转化率的前提下,建立了新的热解平行反应模型,并利用所得到的热解实验数据,通过计算获得了褐煤热解动力学模型参数.模型中各子反应的活化能E主要分布在100-500 kJ/mol之间,而指前因子A主要在107到1026s-1之间,E与InA表现出了很好的线性关系,说明所建模型具有很好的动力学补偿效应.利用该热解动力学模型对两种褐煤的热解过程进行了预测,结果表明,该模型可实现热解中失重速率以及剩余质量曲线的准确预测,最大平均偏差均分别小于9.12%和0.73%.采用该模型对不同煤与实验条件下的热解过程进行了预测,结果均符合较好,表明该模型具有较宽的适用范围.     

单个球形木材颗粒热解过程数值模拟

建立一维、非稳态单个球形木材颗粒热解模型,模型包含颗粒内部气相和固相质量、动量和能量守恒方程。颗粒内气体运动采用Darcy理论描述,传热模型包括颗粒内的导热和对流传热以及颗粒表面与外界的对流和辐射传热,热解动力学采用一步反应模型。运用文献中的实验结果对模型进行了验证,模型能够较好地预测颗粒内部不同位置处温度和固体失重率随时间的变化过程。运用模型考察进气温度和颗粒粒径对木材颗粒热解过程的影响。结果表明:进气温度越高,颗粒热解所需要的时间越短。相同无量纲直径处,小粒径的颗粒升温快,整个颗粒的温度趋于一致的时间较短,剩余固体率的变化规律与温度的变化一致。     

废轮胎热解多联产过程中温度对产物品质的影响

有机废弃物热解多联产是保证我国以生物质等为主的可再生能源系统实现可持续发展的战略性技术。在自制的固定床反应器上研究温度对废轮胎热解多联产过程中各相产物品质的影响,通过探索热解机制,寻求热解产物的资源化利用途径。实验结果表明,热解气和热解油的热值均很高(>41 MJ/Kg),热解产物中液体产率最高达55%,且富含柠檬油精和BTX苯系物,不仅可做为发动机燃料,还可从中提取重要的化工原料;热解炭次之达33%,不仅可作为炭黑回收利用,也可经活化后制作活性炭来吸附废水、废气中的污染物。随温度的升高热解气产率明显上升,热解气中碳氢气体含量较高而含氧气体较少,且CH4、H2含量逐渐增加,因此热解气可直接作为燃料使用。     

混煤热解反应动力学特性研究

利用热天平试验测试数据，采用Coats-Redfern积分方法求解无烟煤和烟煤不同比例混煤的热解动力学参数。在整个活泼热解阶段，无烟煤和烟煤的活化能与其热解反应性的对应关系发生了歧变，无烟煤具有较低的活化能，而烟煤具有较高的活化能。煤的热解机制在不同的反应阶段是变化的，通过热分析手段所得的动力学参数反映的是整个热解区域的平均值。对混煤热解进行分段拟合处理的结果表明，混煤在低温段热解机制为一维扩散模型；中、高温度段热解机制为3级化学反应模型。研究结果表明不能仅从活化能数据判断无烟煤和烟煤混煤热解反应性的高低。     

生活垃圾典型可燃组分的热解产气特性

在接近实际生活垃圾热解处理工况的升温条件下,对垃圾中典型可燃组分如橡胶、塑料、竹木、废纸进行了热解产气特性的研究.结果显示,4种物料的热解过程存在较大的差异,塑料在热解过程中存在很强的吸热效应,致使其升温速率明显下降;塑料、橡胶热解的可燃产气以甲烷、乙烯为主,而废纸、竹木则以一氧化碳为主;各物料的产气速率及产气总量受其挥发分含量、氧含量及气相分解速率的影响.