生物质热解机理研究进展

总结了生物质热解动力学模型的研究进展,指出了全局反应动力学模型的不足之处;由此讨论了包含具体热解产物的热解机理反应模型,介绍了近年来热解机理研究的新方法,同时列举了包含新方法的实验例子;最后指出了热解机理研究中存在的关键问题。     

油棕废弃物及生物质三组分的热解动力学研究

主要利用热重分析仪(TG)对油棕废弃物和生物质的三组分(半纤维素,纤维素和木质素)的热解特性进行了系统研究,对比分析了热解特性,计算了其热解动力学参数,并研究了升温速率对生物质热解特性的影响。研究发现半纤维素和纤维素易于热降解而木质素难于热解;油棕废弃物的热解可以化分为:干燥、半纤维素热解、纤维素热解和木质素热解4个阶段;生物质的热解反应主要是一级反应,油棕废弃物的活化能很低,约为60kJ/kg;升温速率对生物质影响很大,随升温速率加快,生物质热解温度升高,热解速率降低。     

生物质快速热解及水蒸气气化实验研究

对生物质气流床气化过程进行了小型台架实验研究,建立生物质气流床气化小型实验台架,进行生物质快速热解和水蒸气气化的实验,实验表明:温度提高有利于提高产品气的产率、气化过程的碳转化率和气化效率,但温度过高会促进CH_4的重整反应、水气变化反应、降低CO、甲烷含量,从而影响产品气热值。粒径对气化结果有着一定影响,粒径对气化结果的影响主要体现在固相内部升温速率和最终温度上,粒径越小,颗粒升温越快,能达到的最终温度越高。水蒸气气化过程中,适当的水蒸气的通入能大量提高产气中的H_2、CO的占比,提高碳转化率和H_2/CO的比值,碳转化率在S/B比为1.4时达到最大值96%,此时气化效率也高达94%,水蒸气的通入过量会导致炉内温度下降,各项评价指标均开始下降,降低燃气品质。     

生物质三组分的催化气化特性研究

以生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)作为实验原料,采用常用的白云石作为催化剂,在小型气流床气化炉上进行气化催化实验。重点研究了白云石对生物质三组分的催化气化特性以及焦油析出特性的差异。结果表明:白云石对纤维素、半纤维素、木质素均起到正向催化作用,提高了三者的碳转化率、气化效率以及气体热值;同时,白云石对三组分的催化作用存在明显差异,其中,对半纤维素的促进催化作用最为显著,木质素次之,对纤维素的促进作用不明显。因此,针对不同组分含量和特性的生物质选择适当的催化剂是必要的。     

生物质快速热解制取生物质油

根据浅床层鼓泡流化床的特点以及生物质的热解特性,研制出生物质快速热解的流化床热解反应器,并进行生物质快速热解制取生物质油的试验研究。通过定量给料研究不同温度、不同流化气流量对热解产物的影响规律。试验得出生物质油的产率达65%(kg/kg),并对产出的生物质油用色质联机进行成分分析得出生物质油的主要成分,通过热重分析得到了生物质油的热解特性。     

生物质快速热解技术研究进展

介绍生物质快速热解技术的原理、特点、反应器结构、典型工艺流程以及该技术在国内外的研究利用现状.     

生物质快速热解特性研究

采用管式炉试验台对中国3种典型生物质(谷壳、玉米秆和棉秆)快速热解过程中生成气的析出情况及碱/碱土金属析出规律进行研究.结果表明:3种生物质快速热解过程中CO、CH4和CO2同时析出,CO为主要析出气体,CH4和CO2的析出量明显低于CO.样品中碱金属的析出比碱土金属快,Na的析出率最高且其析出与样品挥发分的析出同步,可认为释放的Na以有机钠为主.碱金属的析出率最终都在60％～80％,而碱土金属的析出率最终都在30％～40％,余下的碱土金属都残留在灰分中.     

生物质快速热解制取生物油

生物质能源是可再生能源的重要组成部分,具有资源丰富和低污染的特点,它的开发与利用已成为21世纪研究的重要课题。本文概述了生物质快速热解的过程、设备及其产物,并对热解的重要产物——生物油的组成、性质、精制以及转化利用进行了详细的阐述。     

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。     

生物质与煤共热解特性研究

选取4种典型生物质样品(麦秆、稻秆、木质素、造纸废液颗粒),将生物质样品与煤分别以1∶9、3∶7、5∶5的重量比例掺混。采用热重分析法,在相同升温速率下,对各掺混样品进行热解实验,探讨了生物质与煤热解特性的差异以及它们共热解时生物质对煤热解过程的影响。研究表明,生物质与煤的热解特性差异很大:生物质热解温度低,热解速度快,而煤相对热解速度慢,热解温度高;在生物质与煤混合热解时,总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征;将各生物质样品与煤混合热解的实际微分曲线与按比例折算后曲线进行比较,得出实际微分曲线与折算曲线基本吻合,即生物质对煤的热解无明显影响。     

应用裂解气相色谱对生物质快速裂解规律的研究

将现代化学分析领域中使用的分析方法－裂解气相色谱法用于对生物质杨木和稻秆的快速裂解的研究中,并依据动力学的研究方法,建立了较为系统的裂解产物分析方法,考察了裂解温度,物料升温速率对产物分布的影响,在裂解温度450℃,升温速率500℃／s,挥发性组分停留时间0.9s下分别获得了质量百分比77％（杨木原料）,65％（稻秆原料）的最大产液率,物料平衡的结果证明了裂解色谱研究方法行之有效,具有简单,投资少,快捷的优点,可用于生物质快速裂解的基础研究。     

生物质快速热解气相成分析出规律

利用恒温沉降炉对秸秆、稻壳、木屑及一种烟煤煤粉在900、1000、1100℃ 3个温度进行了快速热解试验,对4种燃料在快速热解过程中气相成分析出的规律进行了研究.生物质成分中高的挥发分、氧、H/C决定了其快速热解会取得比煤粉高的气相产率,木屑的气相产物产量最多,秸秆次之,稻壳最低.4种燃料热解气相产物中的主要成分是CO、H_2、CO_2、CH_4,少量的G_2H_4、C_2H_6、NO、HCN、COS,生物质和煤粉在快速热解及短的停留时间内,其析出的氮前驱物为HCN.快速热解析出的气相成分产量及组分分布与燃料种类、热解温度、热解停留时间相关.几种物料共同的规律是随停留时间的延长,气相产物的量不断地增加,当气相产物的产量趋于平稳时,相应的气相产物的各组分趋于恒定,这一停留时间标志着热解过程的结束,相同温度条件下煤粉的热解速率要慢于3种生物质.     

农林生物质废弃物的热重实验研究

利用TGA对甘蔗渣、花生壳、谷壳、松木屑等4种农林废弃物进行热重实验研究,并建立了生物质热解反应的表观动力学模型.实验研究发现:甘蔗渣的DTG曲线不同于其他3种生物质的DTG曲线,它呈现出两个明显的双峰形状.对于甘蔗渣,由于其DTG曲线的双失重峰,其动力学模型在低温段的反应级数为2.5,高温段则为1.5;其他3种生物质的热解动力学模型的反应级数为2.5.     

生物质气流床气化的热解前处理工艺

考察了热解作为生物质气流床气化前处理工艺的可行性,热解温度对气、液、固3种形态产物的产率和各方面的性能有不同程度的影响。通过半焦的电镜图片分析,证实了热解后生物质的多孔结构比较明显,使其有一定的吸附能力;通过元素分析比较了原料和热解产物中各元素含量的差别,说明热解可以显著提高半焦中碳元素含量,降低半焦中氧元素含量;考察了热解气中各组分在不同温度下的变化规律;通过原料和产物的热值比较,证实了热解可以显著提高气化原料的热值,为下一步的气化反应提供了有利条件。     

生物质连续热解炭化设备研究

针对现有生物质热解炭化设备需要引用外部热源加热导致的能源损耗、炭化装置复杂等问题,提出采用热解气回用燃烧的生物质热解炭化方案,设计一种新型回转连续式炭化设备。通过仿真分析与试验研究的方法,得到所设计炭化炉的最佳转速范围,并以生物质玉米秸秆为原料进行炭化试验。试验结果表明,设备纯小时处理生物质2.13 t,生物炭得率为30.2%,各项性能皆达到预期指标,可实现生物质的连续高效炭化。     

生物质固定床热解特性的试验研究与分析

对稻杆、稻壳、木屑在固定床热解反应器内的热解特性进行研究,考察热解反应温度和生物质种类对热解特性的影响,分析了热解产物的性质。结果表明,三种原料热解气的热值在１２０００￣１５０００ｋＪ／Ｎｍ＾３之间,可满足民用煤气的热值要求;产气率一般为０．２５￣０．４５Ｎｍ＾３／ｋｇ,其中稻壳的产气率最低;温度对热解产气率、生物油产率的影响很大,对热解气组份、热值、气流率及半焦产率影响也较显著;生物油的特性数据