木质类生物质的热重分析研究

在常压热重分析仪和加压热重分析仪上对木屑进行了热解实验，利用热重分析法对其热解行为特性和动力学规律进行了分析．得到了升温速率、压力等因素对木屑热解过程的影响规律。实验表明：常压下，随着升温速率的增加，反应激烈程度增加；与常压相比，加压状态下，活化能明显减小；随着热解压力的提高，挥发分初析温度和DTG峰值温度升高，最大失重速率减小；活化能E与频率因子A之间存在动力学补偿效应，升温速率不变，改变压力或者压力不变，改变升温速率，得到的利、偿效应表达式不同。     

升温速率和水分含量对木屑热解过程和特性的影响

以木屑为研究对象进行热重分析试验,利用TG/DTG曲线分析了木屑热解的基本特性,包括热解区间、最大热解速率对应的温度、不同加热速率和水分含量对热解过程的影响.试验结果表明:木屑的失重过程主要由干燥、预热、挥发分析出和炭化4个阶段组成;随着升温速率的增大,TG和DTG曲线移向高温区,半焦产率降低;水分含量的增大在一定程度上促进了木屑热解反应的进行,使半焦产率升高.     

草类生物质热解特性及动力学的对比研究

我国长江中下游地区有大面积分布的芒属、芦苇、狼尾草,研究很少,应用少.为草类生物质能的开发与利用提供又一途径.对芒属、芦苇、狼尾草进行常压热重分析,同时与常见的稻草相比较,通过生物质热解失重率(TG)和失重速率(DTG)曲线,获得相关热解特性参数,采用生物质挥发分综合释放指数(D),并通过热分析数学方法求取生物质热解动力学参数.试验结果表明:草类生物质热解过程可以分为4个阶段,在563 K附近存在一个肩峰,失重都集中在460 K～673 K.挥发分综合释放指数则芒属>稻草>狼尾草>芦苇,活化能则芒属>稻草>狼尾草>芦苇,固体剩余物则芒属>狼尾草>稻草>芦苇,所以总体上看芒属的热解稳定性相对较差,芦苇的热解稳定性较好,同时采用二级反应动力学模型由Coats-Redfern法求的相应得活化能和频率因子.也为今后更好、更合理高效的利用这些草类提供实验数.     

印染污泥与木屑混燃特性及动力学

采用综合热重分析法,在不同升温速率及印染污泥与木屑不同比例混合条件下,对印染污泥、木屑及其混合物的燃烧特性进行了研究.结果表明,印染污泥的热重曲线存在4个明显的失重峰,分别与水分的析出、两个挥发分的析出以及固定碳的燃烧阶段相对应.混合试样燃烧过程中,污泥和木屑基本保持各自的挥发分析出特性,其燃烧曲线位于污泥和木屑燃烧曲线之间,且混合试样微熵热重曲线的变化趋势与组成比例较大的成分DTG曲线变化趋势较为接近.污泥与木屑混合后其综合燃烧特性指数SN有所增大,说明挥发分含量越高对应的燃烧特性越好;采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各阶段燃烧反应的机理方程及相应的活化能参数,分析表明单一印染污泥燃烧的活化能较低,活化能的大小与试样的燃烧阶段是相对应的.     

植物化工醇废液热解动力学研究

为了研究植物化工醇废液的热解反应机理,将废液置于氮气气氛下进行加热反应。利用热重分析仪考察了不同升温速率对废液热解反应影响,得到了TG/DTG曲线。实验结果表明废液热解反应有五个波动峰,以及蒸发、热解和无机盐反应三个过程,利用Coats-Redfern法计算了动力学参数,热解过程活化能和频率因子均最小,无机盐反应过程最大,活化能大小与升温速率和反应阶段有关。改变升温速率并不会明显改变热解反应特性,热解过程主要是挥发分析出,失重比和失重速率均最大。     

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．     

石化污泥与烟煤混合共热解特性实验研究

选取石化污泥和烟煤,将两者按不同比例混合。采用热重分析法,在相同升温速率下,对各混合样品进行热解实验,探讨石化污泥与烟煤热解特性的差异及其共热解时石化污泥对烟煤热解过程的影响。结果表明:石化污泥与烟煤的热解过程和反应特征参数差异很大,主要表现在样品的挥发分析出温度区间、总失重率及失重速率上。同时,石化污泥的挥发分综合释放特性指数D远优于烟煤;在石化污泥和烟煤的共热解过程中,石化污泥的添加对烟煤的热解起到一定促进作用,当石化污泥掺入比例为10%时,混合物的热解特性最好。     

粤西地区生物质热解特性及其动力学研究

以粤西地区生物质稻草、玉米秆、玉米芯、荔枝条及龙眼枝为研究对象,采用TG-DSC实验技术和差减微分法Freeman-Carroll,对其热解特性曲线和机理进行分析并计算热解特性参数及动力学参数。结果表明:试样稻草、荔枝条及龙眼枝均出现1个明显DTG峰,玉米芯出现3个明显DTG峰;玉米秆的半纤维素热解生成的"活性中间产物"再次以几乎相等的热解速率(即等DTG值)发生二次热解生成气体析出,导致在其2个DTG峰之间出现1个近似水平平滑的肩状峰;玉米芯、荔枝条及龙眼枝在高温热解区段出现DSC吸热峰;玉米秆低温段的挥发分初始析出温度、峰值温度以及半峰温度宽度均最小;草本类生物质较木质类生物质易于热分解;玉米秆和玉米芯热解的质量变化所占比例、挥发分综合释放特性指数、活化能及频率因子均随热解温度区段的升高而逐渐增大。     

锡林浩特煤热解特性的TG/DTG分析研究

采用TGA/SDTA85le型热重/同步差热分析仪研究了锡林浩特煤(XLHT)的热解特性,考察了不同的热解温度、升温速率以及颗粒粒度对锡林浩特煤热解特性的影响,研究表明:随热解温度的升高,XLHT挥发分析出增加,当热解温度达到850℃以上时,挥发分析出量基本不变;随煤样颗粒粒度的减小,XLHT热解最大失重率减小;随着升温速率的提高,煤热解的最大失重速率随之提高,但最终失重量主要由热解终温决定,升温速率对其影响不大。     

几种生物质的TG-DTG分析及其燃烧动力学特性研究

采用热重分析技术对木屑、麦秆、玉米秆和玉米芯4种生物质的燃烧特性进行了研究,考察了其着火、燃尽特性和综合燃烧特性,研究了升温速率对生物质燃烧特性的影响,同时在热天平上对其进行了动力学试验研究.研究表明:生物质燃烧过程大致可以分为3个阶段,即水分析出阶段、挥发分析出燃烧阶段、固定碳燃烧与燃尽阶段:生物质具有着火温度低、燃尽温度低、燃尽率高等优点;随着升温速率的提高,着火温度、各试样挥发分最大释放速率、燃尽温度均呈升高趋势,燃烧特性随升温速率的提高而变好.采用一级反应动力学模型和积分法对生物质燃烧动力学参数的研究表明,生物质具有较低的活化能,有利于点燃.     

Thermogravimetric characteristics and kinetics of sawdust pyrolysis catalyzed by potassium salt during the process of hydrogen preparation

Pyrolysis experiments of sawdust with KOH and K₂CO₃ catalysts were carried out under different heating rate in nitrogen atmosphere using thermogravimetric analyzer. The distributed activation energy model (DAEM) was used to analyze pyrolysis kinetics of sawdust. The results showed that both KOH and K₂CO₃ had strong catalytic effect on sawdust pyrolysis, which reduced the pyrolysis temperature of sawdust and increased the yield of char. There was only one main peak in DTG curve, which means that the pyrolysis behavior of cellulose and hemicellulose in sawdust was greatly changed. The catalytic performance of KOH was found to be more excellent in sawdust pyrolysis. Also KOH could catalyze the pyrolysis of sawdust at low temperature. The kinetic analysis results showed that the two kinds of catalysts could reduce the activation energy of sawdust pyrolysis and maintain a similar catalytic trend, but KOH had a more stable catalytic performance.     

生物质废弃物热解特性的热重分析研究

采用热重分析方法,以氮气为载气,在室温和973K之间,以三种升温速率(10,20,30K/min)对三种生物质废弃物试样(稻秆、稻壳和白松木屑)进行热解实验。确定了起始分解温度D。采用了生物质整体热解分区、生物质化学组分热解分区、活化热解与消极热解分区等三种热解分区方法进行分析。由于三种试样化学成分的差别导致热解特性的差异。得到了三种试样热解动力学参数。     

Pyrolysis analysis of different Cuban natural fibres by TGA and GC/FTIR

In this work, the pyrolysis of different Cuban biomass such as: sugar cane bagasse, coffee, residue of tobacco and sawdust of pine has been studied. The pyrolysis was carried out at different temperatures in a small furnace placed at the injection port of a gas chromatograph coupled to a Fourier transform infrared spectrometer (Py-GC/FTIR). Thermogravimetric analysis (TGA) was also carried out using a thermobalance. For tobacco residue, pyrolysis yield of charcoal and liquid products decreases with pyrolysis temperature (300–600 °C). When the pyrolysis is carried out at 300 °C charcoal yield is similar for tobacco residue, sawdust of pine and husk of coffee (≈40%) while for husk of coffee and sugar cane bagasse the charcoal yield is lower but the yield of the liquid product is higher.     

猪粪热解特性及其动力学研究

在程序控温热重分析仪上进行了不同升温速率(10,20,30,50℃/min)的猪粪热解失重试验,获得了猪粪热解特性参数;采用分布活化能模型(DAEM)进行动力学分析,计算得到整个热解过程的活化能和频率因子的分布规律。结果表明,猪粪热解过程呈现失水干燥段、热解过渡段、挥发分析出段和碳化段,升温速率对猪粪的热解有一定的影响,表现为随升温速率的升高,DTG曲线向高温侧移动;动力学分析表明,猪粪热解活化能在52~113 kJ/mol变化,低于锯末、稻壳、稻秆、椰壳热解的活化能,说明猪粪较其他生物质易受热分解;同时猪粪热解的活化能和频率因子之间存在动力学补偿关系,但整个热解过程中这种补偿关系呈分段趋势。     

Product distribution from solar pyrolysis of agricultural and forestry biomass residues

Solar pyrolysis of pine sawdust, peach pit, grape stalk and grape marc was conducted in a lab-scale solar reactor for producing fuel gas from these agricultural and forestry by-products. For each type of biomass, whose lignocellulose components vary, the investigated parameters were the final temperature (in the range 800°C–2000 °C) and the heating rates (in the range 10–150 °C/s) under a constant sweep gas flow rate of 6 NL/min. The parameter influence on the pyrolysis product distribution and syngas composition was studied. The experimental results indicate that the gas yield generally increases with the temperature and heating rate for the various types of biomass residues, whereas the liquid yield progresses oppositely. Gas yield as high as 63.5wt% was obtained from pine sawdust pyrolyzed at a final temperature of 2000 °C and heating rate of 50 °C/s. This gas can be further utilized for power generation, heat or transportable fuel production.     

松木锯屑在N2和CO2气氛下的热解特性研究

对松木锯屑在N2和CO2气氛下的热解反应进行了分析,分别运用Ozawa法和Coats-Redfern法求得松木锯屑在N2气氛下的反应活化能与适合的机理函数。试验结果表明:在CO2和N2气氛下,松木锯屑热解过程分为干燥、热解预热、热解和高温煅烧4个阶段。随着升温速率的提高,热解曲线向高温一侧移动;较之在N2气氛下的热解过程,松木锯屑在CO2气氛下热解完成后的残余质量更少,由此可推断:CO2气氛有利于热解产生更多的气体产物。     

流化床反应器中生物质的热解研究

以松木锯末、花生壳、大豆秸秆等几种典型生物质为试验原料,在流化床反应器内进行了热解试验,分别考察了热解反应温度、停留时间、进料量对生物质热解产物(油、气、炭)产率的影响,以及这几种生物质原料热解产油率的最佳工艺条件.运用GC/MS方法确认了生物质热解油中的40种化合物,生物质热解油的GC/MS法分析结果为其在化工和能源方面的综合利用提供了有价值的数据.     

Effect of pine sawdust on the behavior of arsenic and sulfur during slow heating pyrolysis of Shanxi Tuanbo-2 coal

Effect of pine sawdust on the removal of arsenic and sulfur during Shanxi Tuanbo-2 coal pyrolysis was investigated. Results showed that adding pine sawdust could increase the removals of arsenic and sulfur during Shanxi Tuanbo-2 coal pyrolysis, and when the ratio of the pine sawdust was 50%, the arsenic removal was the highest; at this ratio, the total sulfur removal also was the highest. Adding pine sawdust also increased pyritic sulfur and organic sulfur removal. Furthermore, results also indicated that adding pine sawdust made arsenic associated with sulfates and monosulfides and arsenic in stable forms escape more easily.