污泥和脱灰污泥的热解特性及NOx前驱物的转化研究

利用热重-质谱联用技术(TG-MS)研究污泥及脱灰污泥热解特性及NH_3等含NOx前驱物释放规律,结果表明:污泥脱灰后,样品热解起始温度、NH_3、HCN、HNCO、CH_3CN等NOx前驱物析出温度均升高。同时,在750～900℃均并未出现明显失重,热解过程总失重率远远高于原污泥。由于脱灰污泥所含矿物质已被大部分脱除,不再留存于污泥及焦炭中,N_2在610℃后的高温段并未见析出。除此之外,HCN、HNCO、CH_3CN、H_2等气体均在高温段升高。     

麦秆酶解残渣热解特性及动力学分析

对比分析了麦秆及其酶解残渣的基础物化特性,利用热重−红外联用技术研究了酶解残渣的热解反应过程及其主要气体产物的析出特性,并用混合反应模型计算了酶解残渣热解过程的表观动力学参数。结果表明,麦秆酶解残渣是一种富含木质素的高灰分、低热值的生物质原料,与麦秆原料相比,其热解过程相对平缓,主要失重温度区间为200℃ ~ 800℃,最大失重峰为350℃,与木质素的热解特性相近;提高升温速率可以使酶解残渣热解反应剩余产物质量明显减少,最大失重速率提高;热解主要气体产物中CH4析出的温度区间为400℃ ~ 700℃,CO和CO2在380℃、450℃和650℃都存在析出峰。动力学分析结果表明,酶解残渣热解过程在低温区（200℃ ~ 350℃）和高温区（350℃ ~ 800℃）分别遵循一级和二级反应动力学规律。     

稻壳和褐煤热解特性的初步研究

利用TG-DSC联用分析稻壳与褐煤热解过程中热失重规律及吸放热情况,结果发现,稻壳的热失重率较大,共热解失重过程相当于二者单独热失重过程的叠加。通过DSC曲线分析稻壳与褐煤热解过程的吸放热量显示,与二者单独热解过程不同的是共热解在高温热分解阶段须吸收大量的热量。利用气相色谱分析不同温度下稻壳与褐煤热解气体产物各组分比例,并与热失重过程相对应分析气体产物变化规律,结果发现,H2和CH4气体组分变化规律相同;与褐煤热解相比,稻壳热解气体产物中CO气体组分较多。总体而言,共热解产物是二者单独热解产物的简单加和,但共热解过程吸放热量变化却显示二者存在热量交换和相互影响。     

谷壳热解/气化的热重-红外联用分析

利用热重分析(TGA)和傅里叶红外光谱(FTIR)联用技术对典型生物质热解和气化特性及其气体产物的释放规律进行了研究,并确定了其热解和气化机理.研究表明,谷壳在N2和GO2气氛下的热解失重主要集中在220～600℃,并且具有相似的热解特性;在800℃以后谷壳在N2和CO2气氛下反应所对应的热重曲线出现了较大的差异.气体产物主要在240～600℃析出,主要成分为H2O、CO、CH4、CxHy(x>1)和一些有机碳水化合物,其中H2O的析出温度较低,而CH4和CO析出温度相对较高;由于谷壳气化过程中存在CH4和CO2重整反应,使得H2O析出呈现双峰形式,并且CH4,含量相对于热解时偏小,CH4的析出特性曲线仅有一个峰,CO的析出特性曲线是双峰形式,且CO的释放曲线和谷壳反应速率曲线有着相似的特征温度和变化趋势.谷壳的热解服从两步反应机理,低温段的热解机理函数为f(α)=(1-α)2/3,高温段的热解机理函数为f(α)=(1-α)2.5;而气化机理函数为f(α)=(1α)2/3.     

基于分子层面研究海藻多糖与纤维素分子共热解协同现象

通过对海藻多糖、纤维素模型化合物的共热解过程进行分子动力学模拟,探究其协同耦合现象。选取海藻内2种主要的多糖分子(硫酸多糖、褐藻糖胶)和陆生生物质的主要成分纤维素为研究对象。模拟基于Amber力场和ReaxFF力场发现:虽然海藻多糖与纤维素热解特性有许多相似之处,但分子结构上的差异使两者在热解过程中表现出不同的热力学特征。其中最明显的是两者热解温度范围不完全重叠,多糖分子提前热解产生大量的氢提供给纤维素,使纤维素热解更充分。共热解与单独热解叠加的模拟结果相比较,分子裂解碎片数目差异较大,共热解可促进两者的热解,提高热解转化率,增加中温段的产气率。     

纤维素热解的TG-FTIR分析

以生物质主要组分纤维素为原料,在热重-红外光谱联用仪上对纤维素分别以5,10,20,40℃/min的升温速率进行了热解实验研究,考察了纤维素的热解特性及轻质气体析出规律。结果表明:较高的升温速率能促进热解反应的进行,升温速率可作为影响最大热解失重速率对应温度(Tp)的一个重要因素,Tp会随着升温速率的增大而升高;纤维素热解过程中,热解气体的最大析出峰都对应于给定升温速率下的DTG失重峰;4种主要轻质气体(H2O,CO,CO2和CH4)均表现为双峰特性,且CO气体在热解后期的析出规律与CO2,H2O和CH4气体的析出规律不同;不同官能团键的断裂和重整,致使小分子气体组分和析出量的差异很大,热解过程中,羰基(C=O)和醚键(C-O-C)的断裂对CO2的生成影响显著;在低温区间CO的析出主要源于C-O-C的断裂,而在高温区间二芳基醚的分解则是CO产生的主要原因;CH4气体的析出主要由甲氧基(CH3O-)的伸缩振动引起。     

神华煤液化残渣的热解特性

在TGA/SDTA851热重分析仪上,以N_2为载气,在气体流速为20 mL/min,升温速率分别为20℃/min、40℃/min、60℃/min和80℃/min,终温1100℃的条件下,进行了煤液化残渣的热解特性研究实验,得到了不同升温速率下神华煤液化残渣热解的TG和DTG曲线,表明神华煤液化残渣的热解是分两步进行的．在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体溢出引起热解失重,在低温度段180～450℃,挥发分迅速释放；高温段则主要是一些高分子有机质的热解过程．此外,研究了粒径对热解特性的影响．研究发现,随着粒径的增加,残渣的最大挥发分释放速率逐渐减小,而最大挥发分释放速率对应的温度逐渐增加．利用Freeman-Carroll法得到煤液化残渣的动力学参数,为煤液化残渣的有效和经济利用提供理论依据．     

海藻热解动力学特性研究

选取江蓠、麒麟菜和马尾藻三种海藻为研究对象,进行热解特性研究.在升温速率分别为10℃/min、20℃/min和30℃/min, 反应终温为700℃的条件下,分别对热失重曲线和失重速率曲线进行分析,考察升温速率、反应温度等对海藻热解过程的影响,建立海藻热解的反应动力学模型,计算出江蓠、麒麟菜和马尾藻的平均活化能分别为156.1 kJ·mol-1、75.0 kJ·mol-1和119.6 kJ·mol-1.     

玉米秸秆热解规律的试验研究

用热重分析法对玉米秸秆的热解规律进行了研究，分析了玉米秸秆样品在不同升温速率（5，10，20，30℃／min）、不同温度（250，300，350℃）恒温加热2h条件下热解的试验结果，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，并且在相同条件下，样品的质量对玉米秸秆热解有一定的影响。在恒温热解过程中，在不同的恒温温度条件下，秸秆失重曲线形态基本相似，但在300℃条件下，恒温热解的热重曲线与250，350℃条件下恒温热解的热重曲线相比较为平缓。     

不同条件下玉米秸秆热解规律实验研究

用热重分析法对玉米秸秆的热解规律进行了研究。分析了玉米秸秆样品在不同升温速率（5,10,20,30℃／min）和不同温度（200,250,300,350℃）条件下恒温2h热解的实验结果,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,并且在相同奈件下样品的质量对玉米秸秆热解有一定的影响：在恒温热解过程中,不同的恒温温度条件下其失重曲线形态基本相似,但在300℃条件下恒温热解的热重曲线与250℃、350℃条件下恒温热解的热重曲线相比则较为平缓。上述的研究结果为玉米秸秆的舍理利用提供了一定的理论基础．     

玉米秸秆在不同条件下热解规律实验研究

用热重分析法对玉米秸秆的热解规律进行了研究。分析了玉米秸秆样品在不同升温速率(5℃、10℃、20℃、30℃/min)和不同温度(200℃、250℃、300℃、350℃)条件下恒温2h热解的实验结果,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,并且在相同条件下样品的质量对玉米秸秆热解有一定的影响。在恒温热解过程中,不同的恒温温度条件下其失重曲线形态基本相似,但在300℃条件下恒温热解的热重曲线与250℃、350℃条件下恒温热解的热重曲线相比较较为平缓。上述的研究结果为玉米秸秆的合理利用提供了一定的理论基础。     

松塔热解特性及热解过程气体产物分析

文章以废弃松塔为原料,采用热重分析的方法,研究了松塔热解失重规律,通过管式炉热解实验,研究了松塔热解过程中气体产物的变化规律。研究结果表明:松塔热解分为3个阶段,200～500℃是松塔热解的主反应区间,最大失重峰出现在338℃,热解反应过程存在两个较明显的DTG曲线肩峰,且这两个DTG曲线肩峰均与松塔抽提物有关;松塔热解过程中会产生大量的CO_2,同时还有CO,CH_4和H_2O的产生和芳香族化合物的出现;当热解终温为600℃时,随着升温速率的提高,管式炉热解产物中的固体产物得率逐渐降低,液体和气体产物得率逐渐增加,液体产物得率的增幅逐渐变小;当升温速率为80℃/min时,气体累积热值呈现出先增加后略微降低的变化趋势,在热解的第668 s,气体热值达到最大值11 064 kJ/m~3。     

甲烷浓度对天然气与煤共热解的影响

天然气与煤共转化技术是一种新的合成气工艺。利用热天平比较研究了在甲烷气氛和氮气气氛下褐煤的热失重规律,研究发现在350℃~650℃之间,甲烷气氛下煤热解的失重速率要高于氮气气氛下的失重速率,表明由于甲烷的存在促进了煤的热解。通过不同甲烷浓度下常压固定床褐煤的热解气相产物分析表明,甲烷的存在不仅使煤的热解发生变化,而且甲烷浓度的变化对碳氢组分的析出规律也有较大影响,C2、C3、C4的析出在400℃~500℃温度区间内最为强烈,而随着甲烷浓度的增大,轻质烃的析出浓度基本呈上升趋势。     

城市污水污泥热解特性及动力学研究

采用热重分析仪与傅里叶红外光谱仪对城市污水污泥进行实验,考察了反应过程及逸出气体产物,求解了热解表观动力学参数。研究表明,污泥样品在N2、CO2和N2+O2气氛中分别发生的热解、气化和燃烧反应,反应过程的特征参数不同;在N2中主要热解温度范围为200~560℃,反应过程在600℃基本完成;随着升温速率增加,热解最大失重速率提高;污泥样品在N2中的热解过程依次析出H2O、CO2、CH4和CO等气体;污泥样品热解不同反应阶段具有不同反应机理和动力学参数,表观活化能在60~100 kJ/mol范围内。     

基于副产物揭示条浒苔热解机理

以生物质条浒苔为原料,石英管管式炉为反应器,在190、320、550℃热解温度下制备半焦,以X射线光电子能谱法(XPS)为主要分析手段,利用XPS检测不同热解温度下半焦表面结构变化,同时结合热解气和半焦电镜扫描的分析结果揭示条浒苔的热解机理。研究结果表明:条浒苔在低温段(190℃)热解过程中主要以脱水和部分小分子侧链的解聚为主;在中温段(190～320℃)热解过程中,蛋白质、硫酸多糖及一些脂类物质开始不断解聚和重组;在高温段(320～550℃)热解过程中,蛋白质与水溶性多糖基本热解完毕,少量纤维素碳化生成CO、CH_4气体并析出。     

TG-FTIR研究垃圾衍生燃料轻质气体析出特性

通过热重红外分析仪(TG-FTIR)研究垃圾衍生燃料(refuse derived fuel,RDF)在升温速率为10,℃/min、20,℃/min、30,℃/min、40,℃/min、50,℃/min及RDF与褐煤在质量比为0∶10、3∶7、5∶5、7∶3、10∶0时轻质气体的析出特性,利用Coats-Redfern法,求得热解动力学参数.研究发现,不同升温速率及不同质量配比时RDF热解过程主要分为3个阶段:生物质组分热解(173~433,℃)、塑料类物质热解(402~566,℃)及无机碳酸盐热解(大于650,℃).热解过程轻质气体CO_2、CH_4、CO析出均表现为双峰特性;CO_2的释放集中在低温段(200~300,℃)和高温段(600~800,℃),CO的释放集中在低温段(300~400,℃)和高温段(600~800,℃),CH4的释放集中在中温段(300~600,℃).随着升温速率的增加,轻质气体CO_2、CH_4及CO析出峰值浓度增加.RDF与褐煤共热解过程存在协同作用.     

热解条件对褐煤汞析出和汞形态分布的影响

将固定床程序热解装置与Hg~0在线分析系统耦合,考察了热解条件对XLT褐煤热解过程中汞的析出规律和形态分布的影响.结果表明,在热解温度为800℃时,XLT褐煤中汞的释放率均达到92%以上,载气流量和粒径大小对煤中汞的释放几乎无影响.热解温度是影响煤热解过程汞释放的主要因素,Hg~0是热解气中气态汞的主要存在形态.随着热解温度的提高,汞释放率的增加幅度逐渐变缓,元素汞在气态汞中的比例稳定在90%以上.在热解终温为500℃时,停留时间对汞释放率的影响主要体现在0～20 min,对气态汞的形态分布影响不大;较高的升温速率使煤中汞的释放产生滞后现象,却能促进煤中汞的释放,提高Hg~(2+)在气态汞中的比例;快速热解可以提高挥发分释放速率,从而提高汞的释放率和Hg~(2+)含量,同时有效地改善热解半焦的孔隙结构;热解气氛中引入少量氧气能够有效降低含汞化合物的分解温度,减弱还原气体对Hg~(2+)的还原性,从而提高汞的释放率和Hg~(2+)含量.     

生物质玉米芯热解动力学实验研究

以玉米芯为对象,利用热重-质谱联用技术,以高纯氩气为载气对其进行了详细的热重分析研究。通过对10℃/min和30℃/min升温速率及其不同温度下的失重曲线分析,发现玉米芯的主要失重温度区间为200~400℃,峰值温度为328~345℃。随着升温速率的提高,玉米芯热解的初始温度升高,热解向高温侧移动。同时通过质谱分析获得了温度和升温速率对热解气化产物的影响规律。在此基础上建立了热解动力学模型,并根据实验数据对模型进行了求解,结果表明玉米芯热解在低温段属一级反应而在高温段属三级反应。     

桉树类生物质热解及产物释放特性研究

采用热重红外联用方法研究不同升温速率下桉树枝和桉树皮的热解特性和热解气体产物的释放特性,对比分析两者的差异性及差异机理。结果表明:桉树枝热解过程主要分为干燥、热解和碳化3个阶段,热解速率较快,气体产物释放主要集中在热解阶段进行,主要气体产物有烷烃、醇、酚、醛、羧酸、酮等多种有机气体产物和少量CO,CO2;桉树皮热解过程分为干燥、进一步干燥、热解反应、碳化及高温持续碳化5个阶段,相比桉树枝热解速率明显较低。桉树皮热解反应阶段在450⁵50℃和650550℃和650⁸00℃两个高温区间存在较为剧烈的碳化反应过程,主要气体产物为CO2和CO。     

常用木质装饰板材的热解特性研究

利用热重差热分析仪对几种常用木质装饰板材在不同工况下热解行为进行了研究。通过对失重(TGA)曲线、失重速率(DTG)曲线以及差热(DTA)曲线的分析，深入探讨了氧气体积分数、气体流量和升温速率对样品热解过程的影响。求出了样品的动力学参数，提出了相应的热解动力学反应模型。