秸秆类生物质低温热解及混合气化的研究

生物质能源是一种重要的可再生能源,利用生物质和煤混合气化技术可以减少CO2的排放。研究了低温热解预处理对秸秆类生物质产物和气体浓度分布的影响,结果表明：经低温热解预处理后制得的生物焦的量和气体的浓度分布不仅与热解温度有关,而且与生物质种类的组成有很大的关系,考察了生物质焦和煤炭混合气化的热重试验,对混合气化反应性进行了有益的探索。     

褐煤与生物质混合快速热解半焦特性研究

研究了褐煤、生物质及其不同配比混合物在快速热解条件下,热解产物半焦的产率、工业组成、热值以及表面结构等特性,探讨了其随热解温度和原料组成的变化规律.结果表明,由于受褐煤和生物质各自组成和性质的影响,褐煤与生物质混合快速热解过程,生物质配入比例和热解温度对半焦的产率、工业组成、热值及表面结构的影响较为复杂.总体趋势是,控制适宜的热解温度和适宜的生物质配入量(生物质配入比例50%),可获得高的半焦产率和半焦热值,同时降低半焦中灰分含量.生物质掺混比例为50%,热解温度为600℃时,热解产物半焦产率为52.1%,半焦热值可达23.75 MJ/kg.由于生物质的引入,混合物热解产物半焦的表面结构比褐煤单独热解时半焦的表面结构有所改善,半焦孔隙增加,有利于增加半焦的吸附性和反应性.     

生物质的微波热解技术研究进展

生物能源化转化技术是当今能源领域的热点之一,生物质微波热裂解技术被广泛认为是该领域中具有超强的发展前景技术。从生物质微波热解制油、生物质微波热解制取生物炭、生物质微波热解制取合成气以及生物质微波热解多联产技术等几个方向总结了国内外生物质微波热解技术的研究现状和趋势,最后提出了生物质微波热解技术的几点建议。     

煤与生物质的热解特性及动力学研究

作者利用TG/DTG曲线分析不同种类的生物质(桉树叶、橘皮)、煤分别热解,以及二者混合共同热解的基本热解特性,包括热解区间、最大热解速率的温度、不同加热速率对生物质热解进程的影响,比较不同种类生物质与煤按不同比例混合时对煤的热解特性的影响规律等。通过对热解动力学的分析,给出基本热解动力学方程,并研究了生物质、煤以及二者以不同比例掺混共热解时的热解动力学参数。探讨生物质之间、生物质与煤共热解过程中的协同作用和最佳混合比例,为生物质与煤能源的共同利用提供实验数据。     

生物质的微波热解技术研究进展

生物能源化转化技术是当今能源领域的热点之一,生物质微波热裂解技术被广泛认为是该领域中具有超强的发展前景技术。从生物质微波热解制油、生物质微波热解制取生物炭、生物质微波热解制取合成气以及生物质微波热解多联产技术等几个方向总结了国内外生物质微波热解技术的研究现状和趋势,最后提出了生物质微波热解技术的几点建议。     

生物质热解研究进展

当今社会面临着能源短缺和环境破坏日益严重等问题,生物质能源作为可再生绿色能源,大量开发利用对于工业和社会生活中具有重要的意义。生物质热解技术是将生物质转化成生物质能的有效可行方法之一。为实现生物质能源工业化、规模化生产,必须要完善热解反应技术及其核心热解反应器装置。在分析了生物质热解机理的基础上,着重介绍了热解反应器的类型以及其特点。     

PVC与生物质共热解研究进展

聚氯乙烯(PVC)和生物质是目前城市固体垃圾和农村固体废物的主要组成部分,对其进行有效降解并尽可能回收其中化学能和生物质能不仅可以减少废物排放,而且可以从中获得高附加值化学品。共热解作为一种高分子有效分解手段,从环境保护意义和能源战略意义上都是非常有效的途径,虽然塑料和生物质热解已经进行了较为广泛的研究,但是PVC和生物质热解研究很局限。针对近年来PVC和生物质共热解研究进行了综述,主要包括其热解机理、热解动力学以及热解产品分布等方面,以期为相应研究做铺垫。     

生物质热解的最新研究进展

生物质资源是丰富的可再生资源,对其进行研究开发将极大提高生物质能的利用价值。热解技术是生物质能转化的最有效方式之一,通过热解可将生物质转化为高品质清洁能源或高附加值化学品,从而受到越来越多的关注。本文阐述了生物质热解概况,总结了热解温度、升温速率、压力、物料特性(生物质种类、粒径、分子结构等)等工艺条件对生物质热解过程和产物分布特性的影响。介绍了生物油的分离与分析技术,综述了其研究现状、应用领域以及使用过程中存在的主要问题。     

生物质热解制生物油及其提质研究现状

生物质能源作为可再生能源的重要组成部分,其综合高效利用在能源替代与补充、保护生态环境等方面具有重要的战略意义。生物油是生物质通过热裂解技术获得的液体产物,具有能量密度较高、环境友好、可再生及可直接输送等优点,可替代传统化石燃料推广使用,解决日益严重的能源紧缺与环境污染等问题。生物质热解制油技术的开发与利用,已成为新世纪可持续能源研究领域的重要课题之一。总结了近年来生物质热解制油技术的主要研究进展,重点关注热解反应器、催化热解技术与生物油的提质利用方面的研究,介绍了碱金属、氧化物和分子筛3种生物质热解催化剂,以及乳化、催化加氢、催化裂解、催化酯化和重整制氢5种生物质提质方法,最后对生物质热解技术的现状及发展趋势进行了总结和概括。     

农业生物质与塑料共热解技术进展

共热解技术是将多种原料通过热化学方法转化为清洁能源的重要手段。本文综述了以农业生物质为主要原料与塑料(聚丙烯PP、高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET等)共热解技术的发展现状和研究进展。分析农业生物质与塑料共热解的动力学模型以及各组分之间的协同效应,阐述农业生物质与塑料的共热解机理;总结了温度、升温速率、滞留时间、原料混配比等因素对共热解协同作用的影响规律;探究生物质与塑料共热解固、液、气三相产物特性及分布规律,总结共热解技术优势及存在问题,展望未来发展方向,可为生物质与塑料共热解制备高附加值产品提供参考,同时也为农业生物质和农膜处理问题提供新方法、新思路。     

生物质气流床气化前的处理工艺

针对生物质气化过程面临的问题,利用慢速热解方法作为生物质气流床气化的前处理工艺并考察其可行性. 分析讨论了热解后半焦的化学组成和输送特性,并使用ASPEN PLUS模拟软件计算比较了原料与半焦的气化结果. 结果表明,半焦的能量密度随热解温度的升高而升高;热解温度在300~400℃之间,半焦的质量产率和能量产率对于气化工艺比较有利;热解后半焦的内摩擦角、休止角明显降低,堆积密度明显提高. 使用ASPEN PLUS模拟软件进行计算比较,热解温度为400℃时的气化效果最理想.     

Study of the potential valorisation of heavy metal contaminated biomass via phytoremediation by fast pyrolysis: Part II: Characterisation of the liquid and gaseous fraction as a function of the temperature

Fast pyrolysis of heavy metal contaminated birch (CMB), resulting from phytoremediation, is investigated. The effect of the pyrolysis temperature (673, 773, 873 K) on the composition and evolution of the bio-oil/tar fraction and the gas fraction has been studied. The knowledge of the composition of the gaseous and liquid pyrolysis fractions, as a function of the pyrolysis temperature, affects directly future applications and valorisation of the pyrolysis products and are indispensable for making and selecting the proper thermal conditions for their optimal use. In view of the future valorisation of this heavy metal contaminated biomass, the pyrolysis temperature is imperative, because some of the heavy metals can volatilize at temperatures generally used for the co-combustion or fast pyrolysis of biomass.     

三种常见生物质热解动力学特性的研究

采用热重法对三种常见生物质热解特性及反应动力学进行研究。考察了粒径和升温速率对生物质热解特性的影响。粒径减小时,稻草开始热解的温度和热解结束的温度都降低,最大失重变化率对应的温度也降低;升温速率增加时,热解挥发分起始析出温度和DTG曲线峰值温度均相应增加。采用Coats-Redfern法对生物质热解过程进行处理,并求出了生物质热解的动力学参数,求出的表观活化能变化范围在30～70kJ/mol。     

松木屑生物质热解特性研究

以氮气为载气,采用热重分析仪对松木屑进行热解实验,考察了载气流速、升温速率等对松木屑热解过程的影响,求解了热解表观动力学参数。研究表明,松木屑的热解过程分三个阶段,主要热解温度为200～450℃,600℃后热解反应基本完成;载气流速对热解反应影响较小,升温速率对热解反应影响较大;松木屑热解表观活化能在40～70 kJ/mol范围内。     

橄榄废弃物低温热解过程中氯的析出规律

生物质直燃是生物质能利用的主要方式,而含氯化合物的释放则影响了生物质锅炉的结渣与腐蚀。低温热解作为一种有效的预处理手段可以解决由氯化物导致的锅炉结渣、腐蚀问题。利用水平管式炉试验系统,测量了不同热解温度下橄榄废弃物HCl、CH₃Cl等含氯物质的释放情况,分析了不同热解温度下上述污染物的释放规律。通过分析发现：HCl和CH₃Cl是生物质热解过程中氯的主要析出产物,热解温度的升高有助于氯等元素分别向HCl和CH₃Cl的转化,低温热解条件下氯的释放主要以CH₃Cl为主,随着温度的升高,二者的差距逐渐减小,当温度达到400℃时,HCl取代CH₃Cl成为生物质热解过程中主要的含氯气态产物。     

生物质微波热解制备液体燃料和化学品的研究进展

微波热解是一种高效的生物质转化利用技术,具有独特的热效应和非热效应,可将生物质转化为液体燃料和化学品,能有效缓解能源压力,减少环境污染。本文着重探讨了生物质原料特性、微波吸收剂、催化剂对生物质微波热解制备高品质液体燃料和化学品的影响。原料特性的影响主要从生物质的水分含量、灰分含量和有效氢碳比三方面展开论述,催化剂包括金属盐、金属氧化物、ZSM-5、微波驱动型催化剂以及其他一些催化剂,如HY、MCM-41和碳基催化剂等。简述了生物质的微波热解特性、液体燃料的组成以及转化机理,并对现存的热解机理复杂、产物复杂不稳定、目标产物选择性差、催化剂易结焦失活、重复性差等问题进行了分析,展望了未来的发展方向,以期为生物质的高效转化利用提供依据。     

Prediction of bio-oil yield during pyrolysis of lignocellulosic biomass using machine learning algorithms

This work aims to implement and use machine learning algorithms to predict the yield of bio-oil during the pyrolysis of lignocellulosic biomass based on the physicochemical properties and composition of the biomass feed and pyrolysis conditions. The biomass pyrolysis process is influenced by different process parameters, such as pyrolysis temperature, heating rate, composition of biomass, and purge gas flow rate. The inter-relation between the yield of different pyrolysis products and process parameters can be well predicted by using different machine learning algorithms. In this study, different machine learning algorithms, namely, multi-linear regression, gradient boosting, random forest, and decision tree, have been trained on the dataset and the models are compared to identify the optimum method for the determination of bio-oil yield prediction model. Analysis of the results showed the gradient boosting method to possess a regression score of 0.97 and 0.89 for the training and testing sets with root-mean-squared error (RMSE) values of 1.19 and 2.39, respectively, and overcome the problem of overfitting. Therefore, the present study provides an approach to train a generalized machine learning model, which can be employed on large datasets while avoiding the error of overfitting.     

热解温度及AAEM元素对生物质快速热解焦油的影响

生物质热解受热解温度、热解速率和碱金属及碱土金属(AAEM)元素影响显著。利用热裂解气相色谱质谱联用法(Py-GC/MS)针对热解温度及AAEM元素对生物质快速热解焦油的影响展开深入研究,通过样品热解前后的失重情况分析了热解温度及AAEM元素对生物质(稻壳和木屑、酸洗稻壳和酸洗木屑)热解特性的影响规律,利用气相色谱质谱仪(GC/MS)对热解焦油组分及含量进行了在线半定量分析,并对热解焦油组分分子量分布情况展开了讨论。结果表明生物质Py-GC/MS快速热解实验,酸洗脱除AAEM元素致使热解失重率减小。500~900℃范围内随温度的升高,大分子焦油成分逐渐减少,逐渐转化为轻质组分。AAEM元素限制了焦油前体的聚合,进一步抑制了含氧杂环类碳环(糠醛等)的生成。稻壳的热解焦油的相对分子质量主要分布在110~129。木屑快速热解焦油产率明显高于稻壳,且热解焦油中分子量分布广泛,含有更多较大分子量(150~209)的化合物成分。