生物质热解气分级冷凝对生物油特性的影响

利用分级冷凝手段对成分复杂的生物质热解气在不同冷凝温度下的分离特性进行研究,将成分复杂的混合物依据自身露点的不同,通过控制冷凝温度,实现生物油的分组富集。对热解气在不同冷凝温度(300℃、100℃、0℃和-20℃)下生成的各级液体产物的物理特性和化学成分进行系统分析。生物质热解气经过分级冷凝处理后得到4组生物油样品,其中0℃时得到的生物油产率最大,超过液体总量的50%;其次是100℃时的冷凝产物,为分子量80~200的有机物,以杂酚类物质为主;300℃冷凝得到的产物为沥青类物质,不含水分,状似固体碳,没有流动性。分级冷凝能够很好地将水分和有机酸成分从生物油中分离出来,几乎所有的有机酸和超过80%的水分都富集在0℃和-20℃冷凝组分中。结合各组分GC-MS的分析结果,对乙酸、苯酚、愈创木酚和多环芳烃等生物油中典型有机组分的分布特性进行分析总结,得到各类物质在分级冷凝过程中的富集规律。     

富氮生物质热解气的分级冷凝特性研究

采用固定床热解反应系统对稻壳负载尿素进行了热解耦合分级冷凝的研究,实验采用三级冷凝的方法,对比了热解温度(400、500、600℃)和冷凝温度(30、60、90℃)对产物分布和富集的影响,研究了生物质富氮热解和分级冷凝的机理。结果表明:富氮热解促进了Maillard反应产生含氮杂环物;分级冷凝富集规律明显,一级生物油富集了高露点的酚类,二级生物油富集了低露点的含氮杂环物;提高热解温度可以增加二级生物油中含氮杂环物的含量和降低二级生物油水分含量,热解温度为500℃时,液体产物产率和酚类产物产率最大;提高冷凝温度能增强各级油组分的富集效果,并降低一级生物油水分含量,一级冷凝温度为90℃时,水分几乎完全富集在第二级中,且一级生物油酚类产物含量最高。     

生物质热解气喷雾冷凝的传热传质特性

生物质热解气的快速冷凝是影响生物油品质和出油率的关键因素之一。喷雾冷凝是实现快速冷凝的有效方法。文中以生物质热解气的关键组分所形成的多组分体系为研究对象,采用多组分体系传热传质经典的膜模型,使用Maxwell-Stefan方程描述其质量传递,结合气液相际传质的特点,进行了喷雾冷凝过程中的传热传质耦合计算。通过计算获得了液滴直径、液滴平均温度以及混合气体平均温度的变化规律,并探讨了初始流速、喷雾液滴直径和气液质量流量比对热解气冷凝过程的影响。     

基于分级冷凝的生物质热解多联产方案优化分析

传统内热窑式生物质热解炭化技术产效平稳,炭品质优良,但热解气往往只经单一设备冷凝,副产品种类少,质量差,整体能量利用率及经济效益低下且存在环境问题,因此针对热解气提出多级冷凝的优化方案并结合某产炭厂生产数据进行分析.通过对生物油及不可冷凝气体产物的成分分析,建立该工艺下所产热解气的化合物模型,经过冷凝计算获得以三级冷凝...     

高温含油热解气的冷凝特性研究

为了揭示焦油在换热器中的冷凝传热过程,基于Euler Wall Film(EWF)模型对热解气在冷凝管内的冷凝过程进行了模拟.此外,基于实验数据对上述冷凝模型进行验证.研究结果表明:采用EWF模型模拟计算的结果与实验数据吻合良好;当热解气入口速度从2 m/s增加至3.5 m/s时,沿冷凝壁面液膜速度增大,液膜厚度减小了...     

生物质热解气在高温煤焦层中裂解特性研究

在小型两段式固定床反应器中,对生物质热解气在高温煤焦层中的裂解反应特性进行了研究,重点考察了两段式热解中裂解温度、停留时间及煤焦特性对焦油裂解率、气体产率及成分的影响.结果表明,增加气体停留时间及裂解温度,都有利于促进生物质气中焦油裂解和气体产率提高.裂解温度对气体产率、组分及焦油裂解率影响更明显,高温促进H2和CO的生成,1000℃时H2和CO的含量达到94.51%.当生物质热解气在煤焦中停留时间达到1.41s后,气体中各组分变化趋于缓慢;不同热解条件所制得的煤焦对生物质气中焦油裂解效果不同,较低制焦温度和较短热解时间都有利于增加煤焦的反应活性,促进焦油分解为可燃气体.     

生物质热解气化产物应用研究现状与前景

综述了生物质及生物质能的利用特点和利用方式,重点介绍了生物质热解气化产物在发电、制备合成气以及制备生物质合成天然气等方面的应用情况,并对生物质在利用过程中存在的问题进行了阐述,最后展望了生物质热解气化的应用前景。     

生物质能源转化技术与应用(Ⅳ)——生物质热解气化技术研究和应用

生物质能源是惟一可再生、可替代化石能源转换成气态、液态和固态燃料以及其他化工原料或者产品的碳资源。随着化石能源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注,生物质能源替代化石能源利用的研究和开发,已成为国内外众多学者研究和关注的热点。本系列讲座主要讲述以生物质资源为主要原料,通过不同途径转化为洁净的、高品位的气体、液体或固体燃料。本讲主要对生物质的热解气化方式进行了介绍,着重介绍了生物质气化集中供气、供热、发电、合成液体燃料、制氢等技术方面的研究和应用现状,并指出了目前存在的主要问题,提出了我国在生物质气化领域的重点研究方向。     

生物质热解过程冷凝用换热器堵塞的实验研究

在以锯木屑为原料进行热解过程中,冷凝用换热器经常发生严重的堵塞现象,影响生物油的收集。本文通过分析研究生物油黏度的变化特性以及冷凝用换热器列管内堵塞物质的性质,发现造成冷凝用换热器堵塞的物质是沸点在250 ℃左右的重组分物质俘获热解气中未分离出去的炭粒所形成的堵塞物;冷凝用换热器堵塞的原因是冷凝下来的液体物在重力作用下沿列管内壁面下落时,由于壁面冷凝作用,使生物油黏度增大同时同近壁面的堵塞物质进一步黏结在一起,使污垢层厚不断增加,最终导致列管堵塞。     

生物质热裂解动力学研究进展

本文综述了生物质热裂解的动力学模型现状,比较了生物质及其主要组分的裂解动力学.从中得出多组分和双组分动力学模型对开发生物质高效燃油和气化技术有着重要的工程实用价值.     

生物质热解特性和动力学研究

利用热重分析对在氮气气氛下不同升温速率的马尾松生物质原料热失重行为进行了研究。由失重和失重速率曲线分析可知,生物质热解过程分为三个阶段。根据热重实验数据建立动力学热解模型,运用Popescu法从22种动力学机理函数中寻求裂解的最概然机理函数并计算裂解的动力学参数。结果表明,Zhuralev,Lesokin和Tempelmen(Z-L-T)方程为最概然机理函数。     

生物质催化热解特性和动力学研究

利用热分析技术对氮气气氛下不同升温速率下马尾松生物质试样的热解过程和以Na2CO3为催化剂的催化热解过程进行了研究。结果表明,Na2CO3催化剂可使生物质的主要热解区向低温区移动,而最大失重速率减少。根据热重实验数据,运用Popescu法对马尾松热解和催化热解动力学进行了研究。结果表明,Z-L-T方程为热解和催化热解的最概然机理函数,并计算出其相应的热解动力学参数。     

Heating value of biomass and biomass pyrolysis products

Studies conducted on the heating value of various types of biomass components and their pyrolysis products such as char, liquids and gases are presented. Heating values of chars are comparable with those of lignite and coke; heating values of liquids are comparable with those of oxygenated fuels such as methanol and ethanol, which are much lower than those of petroleum fuels. Heating values of gases are comparable with those of producer gas or coal gas and are much lower than that of natural gas. It is also found that the heating values of products are functions of the initial composition of biomass; correlations are developed to express these. Also, correlations are developed which explain the influence of ash elements on heating values of the pyrolysis products and on percentage distribution of energy in the products.     

Influence of mineral matter on biomass pyrolysis characteristics

Studies on wood and twelve other types of biomass showed that in general, deashing increased the volatile yield, initial decomposition temperature and rate of pyrolysis. However, coir pith, groundnut shell and rice husk showed an increase in char yield on deashing, which is attributed to their high lignin, potassium and zinc contents. These results were supported by studies on salt-impregnated, acid-soaked and synthetic biomass. A correlation was developed to predict the influence of ash on volatile yield. On deashing, liquid yield increased and gas yield decreased for all the biomass studied. The active surface area increased on deashing. The heating value of the liquid increased, whereas the increase in char heating value was only marginal.     

Kinetic modelling of the pyrolysis of biomass and biomass components

The kinetics of the pyrolysis of lignocellulosic materials was studied with a view of providing simple kinetic models for engineering purposes. Experimental data obtained by means of thermal analysis techniques suggest that the pyrolysis of fine particles (below 1 mm) can be considered to be controlled by pyrolysis kinetics. The rate of pyrolysis of one biomass type can be represented by the sum of the corresponding rates of the main biomass components (cellulose, lignin, hemicellulose). The kinetics of each of these components was simulated by a kinetic scheme capable of predicting the pyrolysis rate and the final weight-loss for a wide range of pyrolysis parameters including various heating conditions.     

生物质热解碳烟的研究进展

碳烟是燃料不完全燃烧或气化形成的纳米级碳质颗粒,是空气中细颗粒物PM_2.5的主要来源之一,也是仅次于CO₂的温室效应主要贡献源之一。碳烟的生成会降低生物质热转化过程中的能量利用效率以及气化过程中合成气的品质。作为生物质热化学转化过程的初始步骤,热解碳烟的生成特性、形成机理和减排方法对转化过程中碳烟的控制具有指导意义。本文从生物质热解碳烟的取样、排放特性、理化性质、生成机理及减排措施等方面进行了综述。着重介绍了热解碳烟的产率、化学组成、微观样貌、内部结构和反应性等,总结了原料特性及热解工况对碳烟产率和反应性的影响,汇总了当前调控热解碳烟排放的主要措施。指出目前针对生物质热解碳烟前体的形成及演化转变机理仍不明确,热解碳烟的氧化反应机理研究鲜有报道。此外,热解碳烟生成受原料类型和热解工况等诸多因素影响,当前研究多为单因素的影响分析,缺乏针对碳烟排放的多因素耦合优化研究。     

基于不同三组分模型解析生物质热解过程

三组分模型（three pseudocomponent model）通常被用来表征生物质热解过程。传统三组分模型中单个模型的反应级数被限定为1或3。在本研究过程中，利用非线性最小二乘法，在不限定反应级数的前提下回归三组分模型动力学参数（活化能、指前因子、反应级数）。通过研究发现，纤维素（cellulose）分解反应级数接近1，与前人结果相一致。木质素（lignin）分解级数与生物质种类有关，接近于1或3。半纤维素（hemicellulose）的分解过程最复杂，其反应级数在1.5～4之间变化。以Ozawa方法计算得到的活化能作为相对标准，对3种三组分模型进行比较，发现反应级数未确定时的模型比其他两种模型更精确地表征生物质热解过程。