不同气氛下废弃风机叶片热转化产物研究

随着风电行业高速发展，我国淘汰废弃风机叶片量逐年增加，带来巨大的环保压力。对此，开展了不同温度中气氛对废弃风机叶片热转化过程中气、液、固产物生成特性影响研究，为今后热回收法处置风机叶片提供参考。结果表明：在N₂和CO₂气氛中，可燃气CH₄产量800℃下达到最高，而可燃气CO产量随温度上升而升高；各气氛中焦油成分主要为对异丙烯基苯酚、对异丙基苯酚和双酚A3种。实验中也发现气氛中CO₂的存在有效阻碍了高温时焦油中多环芳烃(PAHs)的生成，有利于焦油的后续处理。实验中还发现在低温(400℃)时Air和CO₂气氛下焦炭产率相比于N₂气氛较高，而在更高温度(600℃及以上)中结果相反，可能是由于低温下不同气氛中的焦炭芳香化程度不同引起。     

CO_2气氛影响烟煤流化床热解特性的实验研究

为了考察不同浓度的CO_2气氛对煤热解特性的影响,该文以陕西榆林烟煤为研究对象,在小型鼓泡流化床上开展实验研究。考察了CO_2气氛浓度对半焦、焦油、热解水和热解气体产物产率的影响。另外以600℃为例,考察了CO_2气氛对焦油组分、半焦表面官能团、半焦孔隙结构、元素组成和燃烧特性的影响。各温度下,热解产物半焦产率随CO_2浓度的提高而降低,在较高温度下(700和800℃)降低作用更明显。当CO_2浓度较低(10%)时,焦油产率受其影响不大,继续提高CO_2浓度时焦油产率有所提高而热解水产率受CO_2浓度的影响较小。热解气中CH_4产率随CO_2浓度的提高而提高,CO产率受CO_2浓度影响在800℃下最为明显。CO_2浓度越高H_2产率越低,C2~C3气体产率越高。提高CO_2浓度能减少焦油中重质组分相对含量,增加酚类的相对含量。半焦表面官能团中,CO_2浓度的提高抑制了羰基分解成CO_2,—OH伸缩特征峰随CO_2浓度的提高而减弱。半焦热重燃烧特性实验表明,随着CO_2浓度的提高,半焦的着火温度、最大燃烧速率对应温度以及燃尽温度都有所降低,而较高浓度(40%)下这一作用有所减弱。     

CaO掺杂对熔盐储能耦合污泥热解焦油产物生成特性影响研究

熔盐储能耦合污泥热解是一种污泥新型热处理方法,通过构建快速、均匀的热解环境有望同步实现污泥减量处置和热解焦油回收。通过高精度宽升温速率热解实验台架模拟了熔盐储能耦合污泥热解过程高升温速率热解环境,解析了升温速率、CaO掺杂比对污泥快速热解焦油产物生成特性的影响。结果表明:升温速率在低热解温度下对污泥热解焦油产率影响较大,热解温度为350℃时,升温速率从60℃/min提升到6 000℃/min,焦油产率相对增加了约14%;同时,CaO的掺杂会使焦油产率大幅下降,掺杂质量分数10%的CaO会致使焦油产率下降约39%～43%;CaO掺杂比对焦油内多组分相对质量分数影响显著,这主要是由于CaO可以在热解过程中充当催化剂和传热阻滞剂。研究成果有助于熔盐储能耦合污泥热解技术热解工况调控,获取高附加值污泥热解焦油产品。     

锦界烟煤煤粉高温快速热解规律研究

为全面了解制焦产物性质以便更好地设计制焦反应器,本文利用滴管炉反应器,在常压氮气氛围下实验分析了锦界烟煤在800～1 100℃、停留时间3～5 s的快速热解特性,研究了其热解半焦、热解焦油和热解气的产物组成分布及特性。结果表明:热解产物的产率与热解温度和停留时间都有较大关联,为了在减少焦油产率的同时保证粉状半焦储存的安全性,热解温度宜设置在1 000℃以上,此时热解气产率和H_2质量分数均较高;高温制取的粉状半焦吸附性能差;热解焦油主要由芳香烃及其衍生物组成,极高沸点物质含量较少,制焦反应器管道温度维持在400℃即可有效降低焦油凝结概率。     

CO_2气氛下煤/生物质混合热解过程氮转化特性实验

本文在卧式管式炉实验装置上进行了平凉煤、麦秆及其混合物料分别在CO_2和Ar气氛下700～900℃范围内的热解特性实验研究,获得CO_2气氛对热解过程氮元素迁移的影响以及煤/生物质混合热解过程中氮元素转化特性。实验发现:在高温时,CO_2气氛可使燃料发生气化反应,促进燃料中的氮元素析出进入挥发分中,降低半焦氮含量,并提高2种燃料的NH3及N2产率和麦秆的HCN产率;煤/生物质混合热解过程发生了协同作用,降低了HCN和NH3的产率,并提高了N2在700℃的产率。     

内蒙白音华褐煤中低温热解特性实验

为研究温度对内蒙白音华褐煤热解产物的影响规律,采用程序升温法在管式炉反应器上对白音华褐煤在不同温度下(400~600℃)进行热解,利用傅里叶红外光谱仪和氮气等温吸附方法对褐煤半焦化学组分和物理结构的变化规律进行研究,采用GC-MS和气相色谱结合在线电子天平的方法分别对焦油成分和各煤气产量进行分析,从而探究了褐煤的热解特性。结果表明:中低温热解条件下,随着热解温度的升高,半焦产率降低,而煤气和焦油的产率逐渐增加;煤气产量中,CO_2最多,但在450℃之后稳定在74.4 mL/g;焦油组成中,脂肪烃和含氧化合物占主要成分,其含氮化合物主要以吡啶环和喹啉环的形式存在,且结构稳定;热解可有效提高褐煤煤阶,增大芳碳率和环缩合度;随着热解温度升高,煤样的平均孔径先增大后减小,比表面积和比孔容积则正好相反,这是挥发分析出、官能团分解和焦油生成的共同结果。     

焦载体下CH4及CO2气氛对低阶煤流化床热解特性的影响

以新疆润北煤为研究对象,在小型鼓泡流化床上开展了热解实验,结合气相色谱、SEM等表征手段对热解产物及其特性进行了分析,考察了以半焦为热载体不同热解温度条件下CH₄和CO₂气氛对煤炭流化床热解特性的影响。结果表明:由于煤半焦促进了CH₄和CO₂的重整反应,CH₄/CO₂混合气氛下热解产气率与单一气氛相比有所减少,减少幅度随温度和CO₂体积分数提高而增加;同时,热解温度为600 ℃以上时,CO和H₂产率随着CO₂体积分数的提高和温度的升高而明显增加,相应的热解水产率也明显增加;随着温度升高,受CH₄裂解、CH₄与CO₂重整及CO₂与碳的气化等反应的影响,CH₄/CO₂混合气氛下焦油产率有所增加,在热解温度600 ℃左右时焦油产率最高的同时增加幅度也较大;受CH₄裂解反应积碳以及CO₂和半焦的气化反应等过程的影响,CH₄气氛下半焦产率增加,CO₂气氛下半焦产率降低;CH₄/CO₂混合气氛下半焦产率及特性同样有明显的变化,且随热解温度升高变化更大;较低体积分数CO₂（6%）时,CO₂促进CH₄裂解积碳,其影响大于CO₂与碳的气化反应,半焦产率提高且半焦孔隙变小,表面变粗糙;而随着CO₂体积分数提高时（增加到15%）,CO₂与碳的气化作用增强,使得半焦产率反而明显减少且孔隙变大。     

N_2/CO_2气氛下含油污泥热解特性实验研究

含油污泥成分复杂、性质变化大、有毒物质含量高,可采用热解技术实现减容无害化处罪。基于热重-红外联用分析仪(TG-FTIR)研究了某含油污泥在N_2/CO_2气氛下的热解特性。结果表明:含油污泥热解过程主要分为低沸点烃类物质(300~500℃)的析出、无机碳酸盐(500~800℃)以及重质油等长链稳定有机大分子(900~1 100℃)的分解3个阶段;利用Coats-Redfern方法,求得含油污泥主要热解阶段的动力学参数,发现高温段的活化能高于中、低温段;N_2/CO_2气氛对中、低温段热解过程影响不大,但是在CO_2气氛下高温段的活化能明显增加;热解产物FTIR分析得出其析出气体主要以CO_2、CO以及CH4等轻质气体为主;在高温段,有大量的甲基化合物析出,且CO_2气氛对其生成有明显的促进作用。     

双流化床中煤的热解特性试验研究

在双流化床试验台上,对神木煤的热解特性进行了试验研究。结果表明,在试验温度范围内,煤中的碳元素主要汇集于燃烧炉尾气,氢元素主要汇集于热解炉产物中。在热解炉温度450~850℃的范围内,热解产品质量收率随着热解炉温度的升高而上升,热解炉冷效率在550℃达到峰值。试验条件下,热解焦油质量收率在热解温度550℃时达到峰值;热解停留时间对热解焦油的产率影响不大。热解炉煤气各组分体积分数关系为:H2CH4COCO2;随着热解炉温度升高,热解气体热值降低,热解气体产率升高。     

生物质热裂解试验制焦油特性研究

在小型固定床热解炉内对部分典型的生物质物料进行热裂解试验,研究了热裂解产物中焦油的产率以及芳香族组分分布特性。结果表明:物料挥发分和水分含量越高,生物质热裂解反应生成焦油(含水)的产率也相应提高。随裂解温度的提高,焦油的产率先升后降呈阶段性变化;改变热裂解终温将会改变焦油中组分分布,特别是在650℃较高温度时组分分布发生较大改变。生物质热裂解焦油中的4种芳香烃中苯和萘是主要组分,联苯和芘是微量组分。随热裂解温度升高,焦油中苯的含量逐渐减少,而萘的含量逐渐增加。     

TGA-FTIR研究煤的热解特性

利用TGA-FTIR联用技术对两种煤在惰性气氛下热解进行了研究,热解终温为1000℃,升温速率分别为20、30和40℃/min,并在线分析了热解产物中的CO、CO2和CH4的生成规律。结果表明,热解组分的析出随温度变化的规律一致,产物的最大量发生在510℃。通过对红外吸收光谱的分析发现,煤热解的挥发分成份的产率与煤化程度有关。煤中的氧含量越高,CO和CO2的释放量越大;氢含量越高,烃类气体释放量越大。     

温度对固体热载体热解炉稀相区产物的影响

在间接加热套管式热解提油试验台上,研究了循环流化床双床热解气化系统中热解炉稀相区温度对产物的影响规律。试验结果表明,热解温度从500℃升至700℃时,水收率、焦油收率及热解气收率均增加;随热解温度升高,半焦中挥发分残存率不断降低,700℃时煤中17.44%的挥发分在稀相区受热析出,大部分水分已经析出,半焦中固定碳残存率基本不变。焦油样品中甲苯不溶物及沥青质含量均较低,热解温度升高至700℃后沥青质含量增加;热解气中除C3H8外,其余组分产率均随热解温度升高不断增大;热解气组分分布在3个区间,其中H2达39%以上,单碳类气体(CO、CO2、CH4)处于10%~25%范围内,C2和C3类气体均小于6%。     

稻壳固定床催化热解试验研究

利用固定床反应器,以稻壳为原料,DHC-32和CaCl2为催化剂,在700~900℃范围内,研究了催化剂种类和催化剂添加量对稻壳热解气态、液态产物产率及热解气组分分布的影响。结果表明,随着催化剂的添加及加入比例的提高,热解产物中气体产率增加,液体产率降低;催化剂的加入影响热解气组分分布;对促进稻壳热解产气,CaCl2的作用大于DHC-32。     

固定宋热解生物质混合物的试验研究

选取华北地区常见的秸秆、木屑、沙柳和旱柳枝叶、紫花苜蓿等13种不同生物质,按等比例混合制成粉状生物质混合物,采用自行搭建的固定床热解,研究在不同热解终止温度下,生物质混合物热解产物的产率、气体热值及气体主要组成成分,并分析生物质混合热解特性和产物分配规律.通过试验,取得了生物质混合物在不同热解温度下不同气体产物的产率、气体热值、不同热解产物的产率等重要数据和结果,并将取得的试验结果与13种生物质单独热解的特征参数的加权平均值进行比较,分析了生物质混合物共热解过程中的协同作用.     

固定床热解生物质混合物的试验研究

选取华北地区常见的秸秆、木屑、沙柳和旱柳枝叶、紫花苜蓿等13种不同生物质,按等比例混合制成粉状生物质混合物,采用自行搭建的固定床热解,研究在不同热解终止温度下,生物质混合物热解产物的产率、气体热值及气体主要组成成分,并分析生物质混合热解特性和产物分配规律。通过试验,取得了生物质混合物在不同热解温度下不同气体产物的产率、气体热值、不同热解产物的产率等重要数据和结果,并将取得的试验结果与13种生物质单独热解的特征参数的加权平均值进行比较,分析了生物质混合物共热解过程中的协同作用。     

尿素热解研究及其在脱硝中的应用

介绍了国内外对尿素热解的研究进展及其在选择性催化还原(SCR)脱硝中的应用。重点分析了尿素和尿素-水溶液在不同温度条件下的分解,探讨了催化剂促进尿素热解中间产物异氰酸(HNCO)的水解和提高NH3转化率的作用。促进尿素分解的催化剂有V2O5-WO3/TiO2、Cu-ZSM5、Fe-ZSM5、TiO2、Al2O3等,其中粉末状V2O5-WO3/TiO2能极大地提高HNCO的水解速率。     

不同高温气氛热解生活垃圾的传热及反应特性

在立式热解炉中进行垃圾热解气化实验,研究加热气体组分、预热温度、加热温度等对热解过程的影响。实验结果表明：在热解过程中CO₂的存在有利于热解的进行,并且能够在一定程度上提高气相和液相产物的品质;有效传热系数随着预热温度和加热温度的升高而增大。在相同的预热温度和加热温度时,相比于N₂、N₂/CO₂气氛,CO₂气氛下的有效传热系数有所增加。在预热温度为300℃、加热温度为800℃时,N₂、CO₂、N₂/CO₂ 3种气氛下的有效传热系数分别为181.24 W/(K·m³)、244.87 W/(K·m³)、228.46 W/(K·m³), CO₂的存在有利于热量从加热气体向物料传递。     

75t/h循环流化床多联产装置试验研究

在75t/h循环流化床多联产装置上,以淮南烟煤为原料,考察多联产装置的运行特性,并进行不同热解温度下淮南烟煤的热解规律及半焦燃烧特性试验研究。结果表明,该多联产装置可连续稳定运行;获得的煤气中H2和CH4含量高,煤气低位热值达22~26MJ/m3;在试验温度范围内,淮南烟煤焦油产率随着热解温度的升高先升高后降低,在540℃左右时达到最大值,约为收到基煤重的11%;对焦油成分的分析表明,多联产获得焦油可提取苯和酚类化学品后生产燃料油;剩余半焦可顺利送到锅炉高效稳定地燃烧产生蒸汽以供热发电。该装置将煤的热解和燃烧有机结合,在一套装置中实现热、电、气及焦油的联产,提高了煤炭的综合利用价值。     

CO_2/N_2气氛下成型松木屑热解制备成型生物质炭的实验研究

在水平固定管式炉上进行了不同浓度CO_2/N_2气氛下成型松木屑制备成型生物质炭的实验,考察CO_2在成型松木屑热解过程中参与反应的转化率以及CO_2对气液固三相产物产量和生物质炭特性的影响。通过对成型生物质炭的成型密度、孔隙结构、官能团、高位热值和元素含量的分析,确定了CO_2对成型松木屑热解过程的影响机制、最佳气化CO_2浓度以及最佳热解温度。结果表明:CO_2的引入不仅促进羟基、甲基、亚甲基等脱落和芳环结构的开裂,进而促进了成型生物质热解,而且还促进了焦油的裂解和挥发分的析出,提升了H_2、CH_4、CO的产量,同时也降低了成型炭的密度和增大成型炭的BET比表面积。最佳CO_2浓度以及最佳热解温度分别为10%和600℃,此时引入CO_2参与反应的转化率达到最大值74.9%。     

玉米秸秆热解制取生物油试验研究

利用固定床反应器进行玉米秸秆热解制取生物油试验研究,主要考察反应温度、脱灰预处理、催化剂等对热解产物分布的影响。研究结果表明,玉米秸秆热解液体产率随温度的升高先增加后减小,未经处理的原样热解液体产率低于水洗、酸洗试样的相应产率;与酸洗玉米秸秆相比,催化剂的添加降低了其液体产物产率;反应温度对生物油主要化学成分和含量影响不明显;经脱灰处理后的试样热解制取的生物油中一些小分子物质含量降低,酸洗试样添加Na2CO3后,其热解生物油中小分子物质含量增加。