棉秆经微波预处理改性后的热解特性研究

采用常规热处理法、微波烘焙法和化学处理(碱、酸)结合微波烘焙法对棉秆在200℃下进行烘焙预处理改性,并通过红外光谱和X射线衍射对预处理样品进行结构上的表征,然后通过热重-红外光谱(TG-FTIR)和热裂解-气相色谱质谱法(Py-GC/MS)对预处理改性过后样品的热解特性进行进一步分析.研究证明预处理方案都可改良棉秆结构...     

微波热解生物质废弃物的研究

利用微波热裂解生物质废弃物,使其转化为可直接利用的能源,是一种非常重要的处理工艺。运用自行研发的单模谐振腔微波设备对生物质废弃物进行热解反应试验,考察了微波功率、反应时间、含水率和物料粒径对木屑热解的影响,得到较优的反应工艺条件:微波功率为2.0 kW,反应时间为8 min,含水量为20%,物料粒径为0.5~0.8 mm。分析研究了固、液、气3种热解产物:固体产物(炭)的性质得到了改善;生物油主要是芳香烃类化合物和呋喃类化合物的复杂混合物;热解气体产物主要为CO,CO2,甲烷等,热值相对较高。     

基于三组分的生物质快速热解实验研究

在管式炉内对纤维素、半纤维素和木质素进行热解实验研究,考察热解温度对于热解产物(焦炭、焦油和不凝性气体)分布的影响。实验结果表明:随温度的升高,三组分热解产生的焦炭产量不断降低,气体产量不断增加,焦油产量先升后降,存在一最佳反应温度。不凝气体组分随温度变化有不同的变化趋势,焦油的组分也不同。选取稻秸和玉米秸秆为原料,按照这两种生物质中三组分含量的不同将纤维素、半纤维素和木质素的产物进行叠加,并与稻秸和玉米秆的热解实验结果作对比,分析三组分含量对于热解产物的影响。结果表明:按照三组分叠加的方法来考察生物质的热解在一定程度上是可行的,产物产量的总体趋势一致,在产量上稍有差异。     

水热氧化处理对褐煤结构演化影响的研究

为提高低阶煤利用率,以H2O2为氧化剂对褐煤进行水热氧化实验.利用傅里叶红外光谱(FTIR)仪和拉曼光谱(Raman)仪分析水热氧化温度在100～300℃时H2O2对褐煤理化结构的影响.结果表明:100℃水热氧化过程中,羧基、芳香醚和酚羟基被脱除,形成脂肪族醚和羟基,芳香族和脂肪族结构被破坏,芳香烃四、五取代被氧化,无...     

H2O2对城市污泥水热氧化产物的影响分析

为探究城市污泥的有效处理方式,以城市污泥为研究对象,进行了水热和水热氧化(H2O2为氧化剂)的对比实验,探究在150～250℃下H2O2对城市污泥水热氧化过程中固液产物分布、水热炭含水率、重金属含量及生态毒性、水热液pH值、挥发性脂肪酸(Volatile fatty acid,VFAs)及氨氮(NH3-N)浓度的影响....     

升温速率对杨木屑热解特性的影响

将杨木屑在不同升温速率（10℃/min,15℃/min,20℃/min,25℃/min和30℃/min）下进行热解,基于TG和DTG、温度特征值、失重率及热解产物产率分析不同升温速率下杨木屑的热解规律,利用FWO法计算热解动力学参数,对精制后的焦油进行GC-MS检测,分析其主要有机成分及变化规律。实验表明,杨木屑样品主要失重的温度区间为210～400℃。杨木屑的失重率与升温速率成正比,升温速率的提高会导致温度延迟现象加重。由FWO法求得杨木屑样品的热解反应活化能平均值为129.9kJ/mol。热解产物产率表明,升温速率提高,固相和气相产物产率降低,液相产物产率提高。GC-MS检测结果表明,精制后的焦油主要成分为醇类、苯酚类、酯类、醛类、酸类、糖类、吡啶、烯烃类等有机化合物,其中随着升温速率的提高,酚类、酸类、醇类和醛类的相对含量下降但酚类的表现最为明显。     

反应气体对松木生物质催化热解产物的影响

使用双颗粒流化床反应装置,对松木生物质进行了连续催化反应,选用CoMo-B和硅砂这2种流化介质,调查了氦气、氢气以及甲烷不同反应气体分别在不同流化介质作用下以及混合气体中氢气分压对热解产物的分布及其收率的影响。实验结果表明:在硅砂条件下,热解产物主要受温度的影响,在氦气和1173K高温下,IOG的分布主要以一氧化碳为主,其收率到达37.78wt%,daf,轻质芳烃HCL为3.10wt%,daf。但在催化剂CoMo-B作用下,适度的催化加氢有利于反应产物的控制,在863K下,轻质芳烃HCL和碳氢化合物气体HCG可达到6.29wt%,daf和15.43wt%,daf。采用工业用炼焦煤气作为加氢气体,在催化剂的作用下可以实现生物质中温连续催化加氢制取化学品的新过程。     

热解温度和时间对煤热解过程中汞析出的影响

采用国际通用的Ontario-Hydro法,对150目的煤粉在氮气气氛下不同热解温度和时间下进行的热解研究,测试结果表明：汞总释放率随时间呈现递增趋势,热解时间对汞的形态分布影响很小。汞总释放率随着温度的升高几乎呈线性关系增长,而且随着热解温度的升高,元素汞占总汞的比例先变大再变小。元素汞在热解过程中始终是气态汞的主要形态。不同的煤种对汞释放率有影响,变质程度较低的兖州煤汞的释放率较低,变质程度较高的大同和神华煤的释放率相对较高。     

生物质中K+、Ca2+对热解的影响及机理研究

为了研究K 、Ca2 对纤维素生物质热解的影响,利用热重—傅立叶红外(TG—FTITR)研究了通过室温水洗涤6、0℃热水洗涤以及0.5%硝酸洗涤方法等预处理玉米秸秆后的热解逸出特性。3种预处理方法的分析表明,不同的预处理方法对玉米秸秆结构及化学组成没有影响;酸洗好于水洗,能完全脱除K ,脱Ca2 为78%,水洗只能脱除K ;Ca2 、K 的脱除程度越深,焦残余量越少。预处理物料和原料的热解实验表明,K 、Ca2 在热解中起着明显的催化作用,促使玉米秸秆转化形成更多的羰基化合物、CO2和H2O。无K 、Ca2 等离子时,热解明显向形成含C-O-C基团等单键化合物转化,并促使液体产率增多;CO与CH4逸出几乎不受K 、Ca2 的影响。最后,从金属离子与生物质结合形式,解释了金属离子影响纤维素生物质热解的机理。     

生物质多孔燃料层辐射加热热解过程的影响因素分析

在分析辐射加热条件下生物质多孔燃料层热解过程特点的基础上,建立了该过程的传热传质模型,采取隐式和半隐式相结合的有限差分方法进行离散求解。在热解过程中,生物质燃料层未热解区、热解区和炭化区共存。热解过程为传热所控制。数值模拟结果表明,生物质物料层和焦炭层的有效导热系数、物料层初始堆积密度、加热温度和加热时间等因素对燃料层热解过程均有影响。辐射加热温度、有效导热系数的增加有助于生物质燃料层的热解过程。     

烘焙预处理对小球藻热解特性与产物分布的影响

文章通过在不同升温速率下进行烘焙小球藻的热重实验,探究其在40～900℃下的热重反应特性,采用分布式活化能模型（DAEM）计算烘焙后热解活化能,揭示烘焙对其热解动力学的影响。采用热重-红外联用仪分析烘焙小球藻的热解气体变化规律,采用Py-GC/MS探究在不同热解温度（500℃和900℃）下烘焙小球藻热解生物油的变化规律。结果表明：烘焙预处理增加了小球藻的热解活化能,同时促进了小球藻在热解过程中含氮产物的生成;烘焙后小球藻在900℃下发生热解时,以生成轻质芳烃和烯烃类产物为主,几乎不产生含氧化合物,且烘焙预处理更容易使生物油发生裂解,最佳烘焙温度为250℃。     

温度对玉米秆烘焙及热解的影响

为了研究生物质烘焙后冷却速度对其表面形貌及后续热解产生的影响,以不同温度（200、230、260、290 ℃）对玉米秆进行烘焙,并用快速冷却（TF）与缓慢冷却（TS）两种方式进行降温处理。采用扫描电镜（SEM）观察烘焙前后样品的表面形貌发现,TS样品表面相比同一烘焙温度下TF样品及原样表面更加疏松;将烘焙前后样品放入热重分析仪中进行热解实验得出,随着烘焙温度的升高,样品的最大失重速率总体呈下降趋势;同一烘焙温度下,TS样品与TF样品的最大失重速率相差不大,290 ℃烘焙温度下TS样品的最大失重速率最慢,为2.94%/℃;在200、230、290 ℃烘焙温度下TS样品的热解活化能均小于TF样品,260 ℃时则相反,且其TS样品的活化能最高,达到100.43 kJ/mol。     

乙酸镁对木屑催化热解特性的影响

通过自制的固定床热解实验台,以吸附浸渍的方式将不同浓度的乙酸镁与木屑均匀混合,在温度为600℃条件下以快速热解的方式探究乙酸镁对热解产物特性的影响,分析实验结果得出:在木屑热解过程中,随着乙酸镁添加量的增大,热解焦炭与热解合成气的收益率提高,热解生物油收益率有一定程度的下降;乙酸镁使热解后产生的生物油成分变得简单,随着乙酸镁添加量的增大,生物油成分中乙酸的相对含量有明显的提高;乙酸镁的添加会导致热解焦炭的比表面积和总孔容降低,乙酸镁高温分解产生氧化镁,TEM图片显示热解后有部分的氧化镁纳米颗粒会附着在碳片上,阻塞了一些孔隙结构;对于热解合成气,乙酸镁的添加会提高H_2与CO_2的含量,降低CO的含量,CH_4的含量几乎不受影响。     

有氧烘焙预处理对纤维素热解特性的影响

在有氧和无氧氛围下对纤维素进行了烘焙预处理,研究了氧气浓度(0％～15％)对纤维素理化性质和热解特性的影响.结果 表明:随着烘焙氧气浓度升高,纤维素碳元素和固定碳含量以及热值逐渐增加,而氧元素和挥发分大幅减少.有氧烘焙促进纤维素脱羟基、脱羰基和脱羧基等反应,导致含氧官能团减少和结晶度逐渐降低.有氧烘焙降低了纤维素热解初...     

工业微波辐照对褐煤热解特性的影响

为了研究微波干燥对褐煤热解特性及产物的影响,采用功率为10kW的915 MHz工业级微波辐照装置对我国典型褐煤进行了辐照干燥试验,并通过微商热重(DTG)曲线、差示扫描量热法(DSC)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析,对比研究了微波辐照干燥与直接热干燥后褐煤热解动力学及热解产物组分的差异.试验结果表明:对于所研究...     

钙对生物质/塑料混合物共热解特性及动力学的影响

为了探究Ca2+对生物质/塑料混合物热解的影响,采用热重分析法研究了Ca2+浸渍酸洗玉米秸秆(ACS)/高密度聚乙烯(HDPE)混合物(AHM)的热解特性.结果表明,Ca2+的添加,使得AHM的初始分解温度以及第一失重峰对应温度均有所降低;此外,由于Ca2+的添加,AHM的第二失重峰对应温度基本不变,最大失重速率有所增...     

纤维素和木质素含量对稻草、锯末热解及燃烧特性的影响

利用热重分析仪分析了生物质中纤维素和木质素含量对稻草、锯末热解及燃烧特性的影响。在热解过程中,生物质中纤维素含量较高的锯末,与纤维素含量较低的稻草相比,燃料失重要大。在燃烧过程中,通过实际生物质与纤维素和木质素混合物的对比,发现稻草和锯末的燃烧分为挥发分的脱除和焦的燃烧两个阶段,且燃烧特性与焦的形貌密切相关。     

焙烧温度对球状Ni-Al纳米催化剂结构及生物质催化热解的影响研究

采用水热法制备三维Ni-Al纳米结构催化剂,并利用多种表征手段和稻壳催化热解实验研究焙烧温度（500~800 ℃）对催化剂的整体结构及催化性能的影响。结果表明：催化剂为球状结构,活性位点分布均匀,焙烧温度对材料结构有显著影响,800 ℃焙烧条件下球状结构有向内塌陷的趋势。相较于无催化条件下的稻壳热解产物,催化热解后焦油产率明显减小,产气量大幅提高。500 ℃焙烧制备的Ni-Al催化剂作用条件下,稻壳热解气体产物中H₂/CO最大可达2.66,600 ℃焙烧条件下可获得最大合成气产量737 mL/g,而700 ℃焙烧条件下可获得最低的焦油产率（13.5%）。材料表征发现,反应后的催化剂仍具有稳定的球状结构与活化性能。     

CuO对木粉/PVC复合材料热解和燃烧过程中烟释放行为的影响

采用热重分析法、锥形量热仪测试及Py-GC-MS联机方式研究了CuO对木粉/PVC复合材料(WF-PVC)热解和燃烧过程烟释放行为的影响.实验结果表明,WF-PVC热解过程具有PVC热解的特性;与WF-PVC相比,用CuO处理WF-PVC能明显提高第1阶段质量损失,降低第2阶段的质量损失,提高成炭量;WF-PVC燃烧过程中烟释放速率和总烟量低于PVC,用CuO处理WF-PVC总烟量降低更显著;Py-GC-MS分析结果表明,与PVC相比,WF-PVC以及用CuO处理的WF-PVC,燃烧气相组分中芳香族化合物含量分别降低52.29%和49.34%;加入CuO,抑制了气相组分中多环化合物的生成.     

微波辅助碱预处理对松木木屑热解的影响研究

使用微波辅助氨水(体积浓度5%)和Na OH(质量浓度5%)对松木木屑进行了预处理,并研究了对松木结构和热解性质的影响。结果表明,微波氨水预处理会破坏松木的结构,提高松木的纤维素含量和结晶度,但不能有效去除木质素组分,对松木的热解性质无明显影响。与之相比,微波Na OH溶液预处理可以更为有效地破坏松木结构,提高松木的纤维素含量和结晶度,并能去除20%的木质素组分,显著降低了松木的热解温度和活化能。但是,残留的Na离子会促进松木热解时产生积碳。通过水洗去除Na离子可以减少松木热解产生的积碳,促进松木热解。