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。     

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。     

生物油热解气化的TG-FTIR分析

该文主要目的是了解生物油的热解气化特性及气体产物的析出特性,采用木屑快速热解生物油为对象,利用热重与傅立叶红外分析仪联用对生物油的热解气化行为进行实验研究。实验结果表明生物油的热解分为两个阶段:挥发分的快速析出(200～300℃)与生物油的碳化,生物油的热解气化符合三维扩散模型,且随着升温速率的升高热解活化能先升高后降低。红外分析结果表明生物油热解气化的主要气体产物为CO、CO_2、CH_4、H_2O和碳氢化合物等小分子气体,有机化合物的析出主要在低温段,而生物油中重质组分的裂解主要在中高温度段。     

用TG-FTIR技术研究染料残渣热解污染物的排放特性

用热重分析仪（TG）研究了典型高热值危险废弃物——染料残渣的热解过程,分析了在程序升温下的热解失重变化情况;同时用红外光谱仪（FTIR）对热解气态产物进行实时跟踪检测分析,研究了热解产生的CO2、CO、SO2、HCN等各种气体浓度随时间（热重温度）的变化。此种废弃物热解过程中,SO2的排放在较低温度（257℃附近）就出现高峰。热解中还出现了一个短暂的有毒气体氰化氢析出峰,可将该温度段热解气体在有氧环境下燃烧使之分解破坏后排放。可以考虑绝氧干馏燃前脱除污染物的焚烧方法。     

生活垃圾与柳树枝共热解研究

在热重分析仪和固定床热解炉上进行柳树枝对生活垃圾热解特性影响研究,考察了柳树枝对生活垃圾热解失重率、热解活化能、热解产物产率、热解气组成的影响。热重分析结果表明,生活垃圾(M)、柳树枝(W)及生活垃圾和柳树枝混合物(MW)在265~600℃时失重最明显,当热解温度为600℃时,3种样品的失重率分别为61.41%,57.81%和70.31%;热解动力学分析表明,MW的热解活化能低于M和W,且低于MW理论活化能;固定床热解实验表明,当MW混合比例为4∶1时,热解产物理论值与实验值差距最大,M和W热解过程中存在明显协同作用;对MW热解气组成分析发现,随着W添加比例的增大,热解气体中CO_2产率下降,CH_4,H_2产率增加,当MW混合比例为4∶4时,CH_4和H_2产率分别提高1.13 m L/g和2.53 m L/g,CO_2产率降低1.68 m L/g。     

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。     

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。     

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。     

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。     

Ranking of selected residues for biocoal production: Case of Thailand

A ranking of ten agricultural and forestry residues was carried out in terms of their suitability for biocoal production. The residues considered were paddy husk, paddy straw, sawdust, sugar cane bagasse, cotton stalk, corn cob, groundnut shell, cassava stalk, coconut husk and coconut shell. Ranking was carried out on the basis of annual production of the residues and the estimated cost of biocoal produced from them. Five residues that were found to be economically feasible for biocoal production, in their decreasing order of attractiveness, are coconut shell, sawdust, paddy husk, coconut husk and groundnut shell. The remaining residues were found to be unattractive for biocoal production mostly owing to their prohibitively high biocoal production costs.     

玉米秸秆热解特性及其动力学研究

用热重分析方法研究了玉米全秸秆、秸皮和玉米叶的热解失重过程和热解特性.结果表明:3种原料的热解过程相似,分为预热解、主热解和碳化3个阶段,且均在340C左右达到最大失重速率;玉米全秸秆的热解特征指数最大,挥发分析出特性最好,其次是秸皮和玉米叶;采用不同反应级数n进行动力学拟合发现:n=2时的热解动力学拟合效果较n=1好,同时玉米全秸秆的动力学参数均最大,玉米叶最小,即全秸秆需要最多的热量才可以热解,但开始热解后其热解过程也相对更容易进行.     

稻壳与玉米秆高温厌氧发酵制备生物燃气潜力研究

研究了玉米秆和稻壳在固体浓度为6%时的高温（50℃）发酵性能,并分析了发酵过程中氨氮浓度、碱度及挥发性脂肪酸等参数的变化情况。结果表明,玉米秆和稻壳的挥发性物质产甲烷率接近,分别为（157.67 ± 3.00）mL/g VS和（155.83 ± 6.25）mL/g VS,挥发性物质去除率分别为（53.38 ± 0.81）% 和（42.67 ± 0.3）%。但稻壳相比于玉米秆无需粉碎,降低了输入能耗。发酵过程中氨氮浓度及挥发性脂肪酸数值低于抑制浓度,且碱度对发酵系统酸浓度变化具有很好的缓冲能力,可见玉米秆和稻壳适宜作为沼气工程的原料,并可在6%的固体浓度及高温条件下稳定发酵。     

Potential of bio-hydrogen production from dark fermentation of crop residues: A review

This study provided an estimate of the potential of bio-hydrogen production from dark fermentation of crop residues on a worldwide scale. The different crop residues reviewed included sugarcane tops, leaves and bagasse, corn straw, corn cob and corn stover, wheat straw, rice straw and husk, soybean straw, oil palm trunk and empty fruit bunch, sugar beet pulp, cassava residue, barley straw and sweet sorghum bagasse. Among these crop residues, wheat and rice straws are produced in the highest amount although sugarcane dominates crop production on a worldwide scale. Based on the bio-hydrogen yields reported in literature, estimated worldwide bio-hydrogen potential is highest for untreated rice straw at 58,002 Mm³/year followed by untreated wheat straw at 34,680 Mm³/year. This corresponds to a bio-energy potential of 623 PJ/year and 373 PJ/year for raw rice straw and wheat straw respectively while pre-treatment of the crop residues significantly increases the bio-hydrogen and bio-energy potential. While dark fermentation of crop residues offers a huge bio-energy potential, the process suffers from several constraints that hinder its implementation. As such, coupling of the dark fermentation process with the anaerobic digestion process as a two-stage process seems the most economically viable option for large-scale implementation.     

热解温度对生物质半焦特征的影响

对稻壳和稻秸进行了机理性热解试验,并采用TG、SEM、EDS和XDR方法研究和分析了半焦的孔隙结构、结渣特性、氯和硫元素迁移和无机化合物晶相等物化特性的变化规律．结果表明：在500～800℃,生物质热解半焦孔隙结构的变化较大．当热解温度为1000℃时,稻壳半焦的凸面呈现熔融现象,稻秸半焦呈现熔融黏结现象．在800～1000℃,半焦中剩余的氯和硫大部分会析出;在稻壳和稻秸热解过程中,当终温为1000℃时,物相发生较大变化并且出现非晶态的无机化合物．     

几种生物质热解反应动力学模型的比较

为了选择一个合适的生物质快速热解液化计算模型，分别对R．S．Miller模型和A．M．C．Janse模型进行分析和编程；在低升温速率下，将两种模型预测结果和小麦、玉米秸秆在热分析仪上的热解实验结果进行了对比；在高升温速率下，将这两种模型预测结果和由实验数据得出的平行一级反应模型预测结果进行了对比。对比结果表明：与A．M．C．Janse模型相比，R．S．Miller模型和热解实验较吻合，和平行一级反应模型预测结果相似，而A．M．C．Janse模型和实验及平行一级反应模型差别较大。对玉米、小麦秸秆快速热解液化进行计算时，建议选用R．S．Miller模型。     

城市污水污泥热解特性及动力学规律研究

采用差热-热重分析法对不同反应条件下的污泥热解特性及动力学规律展开研究。结果表明:污泥的非等温热解过程包含4个失重阶段;提高升温速率和降低氮气吹扫速率可促进污泥热解转化效率增加、挥发份最大失重率增大、表观活化能E值和频率因子A值增大;加入不同类型催化剂也提高了污泥热解转化效率,使热解过程向低温区移动;加入KCl催化剂使污泥热解DTG曲线向低温移动最多,加入Na2CO3使污泥最大失重率达到11.8%,是未添加催化剂时的2.7倍;添加催化剂也降低了表观活化能E值、提高了频率因子A值,且Na2CO3的加入使挥发份在主要析出阶段的表观活化能E值降低了约30%。     

稻壳连续热解特性研究

在自行研制的生物质连续热解反应装置上进行稻壳连续热解和二次裂解实验研究。随着稻壳热解温度的提高,炭产率降低,气体产率增加,液体产率先增加后减少;随着滞留时间的减少,炭产率、液体产率增加,气体产率减少。稻壳热解气以CO2和CO为主,且二者为竞争关系,热解温度提高,CO2产量降低,CH4、H2、C2H4、C2H6产量增加,CO的产率变化不大;滞留时间对热解气组分影响不大。二次裂解温度提高,裂解气中的H2、CH4、C2H4含量明显增加,二次裂解温度为800℃时,H2产率达到12%。稻壳500℃热解挥发物600℃二次裂解木醋液中醋酸含量高达49.44%,焦油中检测到的物质主要为丙酮和异丙醇。     

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.