生物质热解燃烧过程Cl析出规律研究

用化学平衡软件“Factsage”计算了稻草秸秆在200～800℃温度范围内热解条件和500 ～900℃温度范围内燃烧条件下,与Cl相关的各种无机物质的热力学平衡分布.采用管式炉反应器,研究了秸秆在热解和燃烧条件下的Cl的析出规律.理论计算结果表明,当温度低于600℃时,Cl主要以固态KCl的形式存在;在温度超过600℃,热转化中Cl的气化析出随温度升高而增加,在氧化性气氛下该趋势加剧.管式炉实验与理论计算的生物质Cl析出率随温度升高的变化趋势总体吻合,但是析出份额上有显著差异.     

生物质热解后氮元素迁移的试验研究

利用热重分析仪(TGA)对华北地区常见的农业、林业废弃物等生物质及其混合物进行热解试验,研究秸秆、玉米芯、沙柳枝和叶、紫花苜蓿等11种生物质及其混合物热解后的半焦产率,分析了不同升温速率下生物质混合物的挥发分与半焦中N的分配比。研究结果显示:农作物废弃物中的N在热解过程中至少有50%残留在半焦中;生物质的叶、大多数林业废弃物和草本类生物质热解过程中残留在半焦中的N低于33%,其余随挥发分析出。生物质混合物在热解过程中,大量的N随挥发分析出,随着升温速率的提高,迁移到气态中的N含量降低。试验结果可为生物质发电减排NOx提供参考依据。     

神华煤液化残渣热解过程中氮析出的规律

在氩气氛围下,利用固定床反应器,对神华煤液化残渣从600°C到1200°C进行热解试验,研究了燃料中Tar-N、HCH-N、NH3-N、Char-N的析出规律,以及燃料中氮的分布特性。发现NH3的析出量在1000°C左右达到最大值而后略有降低,HCN-N的析出量随热解温度的升高而增加,Char-N的含量呈现反趋势下降。Tar-N的析出量在整个温度范围内都比较少,基本不随温度而变化。同时,通过对3种不同粒径燃料氮析出结果的对比,发现粒径对含氮物质析出影响不大;通过对4个不同热解时间的研究,发现HCN-N的析出比NH3的析出快。图6表1参9     

生物质气化过程中热解焦油的生成及其均相转化机理

以两段式下吸气化炉焦油的衍化规律为背景对焦油的生成规律、均相转化过程中芳烃环的形成及增长机制等进行了阐述和总结。阐述了纤维素、半纤维素、木质素的热解特性及主要热解产物的生成规律,并与稻秆在200～500℃热解实验中检测得到的焦油成分进行了对比分析,两者结果基本一致。主要从官能团衍化角度分析了不同种类初级焦油的均相转化机理,阐述了单环芳香烃生成、单环向多环芳香烃转化及多环芳烃进一步聚合转化过程中的脱氢环化、脱氢加乙炔、氢转移、异构化及苯酚转化等机制。基于已有转化机理,初步构建了焦油均相转化路径图。     

生物质热解过程吸热量

对生物质热解过程吸热量(生物质升温所吸热量和生物质热解所吸热量的和)的研究现状进行了总结分析,认为目前采用的分别选取生物质热容cp和热解反应热Qp用公式来计算热解过程吸热量的方法很难得出准确的结果。通过对同步热分析仪(STA)的分析和对差热曲线(DSC)的研究,将cp和Qp综合考虑,对实验所得DSC曲线进行处理和积分得出热解过程吸热量的规律。在Netsch STA 449C上对小麦秸秆、棉杆、花生壳和白松进行了实验研究和分析。结果表明:将1kg上述干生物质从初始室温303K升到主要热解反应完成的温度673K,所需提供的热量分别为523kJ4、59kJ、385kJ、646kJ,为生物质热解工艺的能量平衡分析和经济性分析提供了参考。     

生物质热解与燃烧特性试验研究

对稻秆的热解特性和燃烧特性进行了热重分析(TG)和差分热重分析(DTG)研究.热解试验中采用高纯氮气作为保护气体.采用升温速率为15 ℃/min、40 ℃/min、100 ℃/min,加热终温800 ℃.燃烧试验在干燥热空气气氛下进行,升温速率40 ℃/min.通过对稻秆热解和燃烧特性的TG和DTG曲线,深入分析稻秆热解、燃烧的基本过程和基本特征.并通过动力学分析获得了不同升温速率下热解和燃烧的活化能和频率因子动力学参数.     

木质纤维素类生物质热解转化研究进展

综述了木质纤维素类生物质热解技术的研究进展,总结了不同生物质原料的热解机理,分析了产物的组成和性质,研究了产物的调控、改性和应用。指出未来的研究方向应该集中在以下几方面：技术改进,致力于改进生物质热解技术,提高能源转化效率和产物选择性;产品多样化,除了生物质热解产生的主要能源产品,如生物炭、生物油和生物气,还应着眼于开发高价值的化学品和材料,包括生物基化学品、特殊化学品和高性能材料;集成系统,应尝试将生物质热解与其他能源转化技术相结合,形成多能源联供系统,与生物质发酵、光催化、电解和储能等技术集成,以提高整体能源系统的效率和可持续性。     

基于TG-FTIR的生物质加压热解试验研究

运用热重-傅立叶红外光谱联用技术(TG-FTIR),以麦秸为对象,探讨催化与非催化条件下生物质的加压热解特性,分析研究热解压力、温度、催化剂种类对生物质热解主要析出产物的影响。通过热重TG和DTG曲线,获得相关热解特性参数及动力学参数,结果表明添加NiO和CaO的加压催化热解均促进麦秸热解反应进行,降低表观活化能,其中NiO对提高热解析出产率作用更显著。通过红外光谱对热解产物的分析表明,提高热解压力以及加入适当的催化剂NiO和CaO均有利于增加CO和CH_4的生成。而且热解压力增加提高了NiO和CaO的催化作用,其中添加NiO时,在800℃以上具有更好的催化作用,且提高压力更有利于促进CH_4的生成;而添加CaO时,提高热解压力有利于减少CO_2的生成。     

生物质热解过程中焦炭物化结构演变特性

利用比表面积孔径分析仪测定生物质热解焦炭的氮气等温吸附曲线并得到结构和孔径分布特性,同时对焦炭的形貌和微区化学组成进行深入分析。研究表明:随着热解终温的升高,生物质焦炭的孔隙结构变得复杂,600℃时焦炭的孔隙结构、比表面积和吸附特性较好,1000℃时出现孔坍塌和融合现象,稻壳焦炭微区元素主要是C、O、Si和K,并在800℃时表面存在硅化物和碳化物两种不同的结构。     

秸秆类生物质闪速热解规律

为了研究闪速加热条件下生物质的热解挥发特性，设计了等离子体加热高温层流炉作为实验设备。用有代表意义的玉米秸秆粉末，在该层流炉上进行了4个加热温度（800K，850K，900K，950K）的热解实验研究。得出了不同加热温度和停留时间下玉米秸秆粉末热解的实验数据；根据这些实验数据和Arrhenius一级反应动力学模型方程，分析得出相应的化学动力学参数：表观频率因子和表观活化能。研究发现，在闪速加热条件下，玉米秸秆粉末的热解化学动力学参数并不随工况的变化而改变，具有统一的公式。用这个模型进行了相应工况的理论计算，得到了挥发份随停留时间和反应温度变化的曲线，并与实验结果进行了比较。结果表明，实验值和模型计算预测值有很好的一致性，所得的模型和相应的动力学参数具有广泛适用性。本项研究结论对秸秆类生物质的闪速热解规律的研究和热解装置的优化设计有重要的指导意义。     

生物质热解过程气体产物释放特性的研究

生物质热解是一种重要的热转化技术,同时也是生物质气化、燃烧与液化等热转化过程的初始阶段,因此生物质热解的研究具有很好的理论意义与应用前景。基于这样的背景,选用固定床反应器,以白松、花生壳和稻秸为生物质样品,对其慢速热解的各相产物、产率进行比较,然后对不同生物质的热解气体产物进行分析,最后深入考察碱金属催化剂(K2CO3)对于不同生物质催化裂解过程所产生的影响。结果表明,在相同慢速热解条件下,稻秸的制氢效果最为明显。在加入碱金属催化剂后,发现相较于白松和稻秸,K2CO3对于花生壳的催化制氢效果尤为显著。     

生物质富氮热解及热解产物高值化利用的研究综述

生物质富氮热解是生物质的一种高值化热化学利用方式,其过程为在生物质热解过程中引入外源氮素共热解以改善生物质热解产物的品质并获得高附加值化学品。本文综述了生物质富氮热解过程的机理、不同工艺条件对于生物质富氮热解的影响和生物质富氮热解产物的理化特性,总结了近年来对于生物质富氮热解产物在各领域应用性能的研究进展。相比于常规热解,生物质富氮热解改变了热解产物的物理化学性质,提高了热解产物品质,扩大了生物质热解产物的应用范围,同时提高了生物质热解产物在各领域的应用潜力。总之,生物质富氮热解是一种前景广阔的生物质利用方式,需要更加深入的研究和探索。     

生物质热化学转化过程中碱金属问题的相关研究

介绍了生物质中碱金属元素的存在形态及其测定方法,分析了生物质热化学转化过程中碱金属的析出、迁移规律及其影响因素。最后提出了几种减轻碱金属问题的措施,指出了今后的研究方向,为生物质的开发利用提供有价值的参考。     

内循环串行流化床生物质催化热解试验研究

在处理量为0.2 kg/h的新型内循环串行流化床(IIFB)上进行了生物质催化热解制油的试验研究.以木屑为原料、石英砂为热载体,研究了在没有催化剂条件下反应温度对热解产物分布的影响;以HZSM-5催化剂与石英砂混合物为床料进行了催化热解试验,并对热解产物和反应后的催化剂进行了表征分析.结果表明:反应温度为515℃时,液体产物的收率最高.HZSM-5催化剂的加入促进了气体以及焦炭的生成,使液体产物的收率降低,且催化剂体积分数越大,影响越显著.催化荆表面的积炭经燃烧反应后被除去,催化剂的稳定性得到改善.热解不可冷凝气体的主要成分为CO和CO2,随着热解温度的升高,CO2产量下降,CO和CH4的产量增加.经HZSM-5催化热解后,生物油中的酸、醛和酮类物质含量明显减少,而小分子的烃类与酚类物质含量明显增加,表明催化剂具有明显的脱氧效果.     

淖毛湖煤加氢转化过程中硫和氮的迁移规律

基于硫、氮含量对新疆低变质煤热解炼制油气品质的重要影响作用,本实验通过建立多功能煤热解转化实验台,并结合XPS先进测试方法,充分考察了不同温度对新疆淖毛湖煤加氢转化中硫、氮迁移规律的影响.研究结果表明,原煤和低温半焦中的硫主要为噻吩硫、硫砜和硫酸盐等.低温热解条件下主要为不稳定有机硫的分解;当热解温度高于600℃时煤焦表面形成大量硫化物;随着温度的进一步升高,硫酸盐在高温热力环境下逐渐分解.原煤中的氮主要为吡咯氮及少量氮氧化物.低温热解阶段吡咯向吡啶转化,高温阶段吡咯和吡啶向季氮快速转化.当热解温度升高至800℃时,吡咯氮转化完全,季氮和吡啶氮为半焦中氮的主要形式.     

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     

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。     

生物质热解制备富氮活性焦炭的研究进展

在简单介绍生物质热解焦炭的高值化利用的基础上,概述当前以生物质作为原材料制备富氮活性焦炭的研究进展,着重介绍了富氮和活化的各种方式、原理以及其利用前景;并分析了在研究中存在的问题和今后发展的方向,最后对全文进行总结分析和展望。     

非传统动力学分析法解析生物质热解过程

将一种新方法引入到生物质热解过程的分析中,该方法利用不同升温速率下的热重实验数据,基于合理的假设和非线性最小二乘法,确定出生物质热解过程中的反应分布,并最终计算得到对应的活化能、指前因子以及反应比率.在本研究中,首先将其用以计算模拟DTG数据,所得结果与预设数值非常吻合.同时,对纤维素热重实验数据进行分析,发现对于符合一级反应机理的脱挥发分过程,可以很好地计算各反应相关参数.最终将该方法应用到生物质热解过程研究中,结果表明不同生物质的热解过程是由具有不同特征的众多一级反应所组成.不同生物质单元反应的活化能、指前因子以及所对应的反应比率可分为3个部分.各部分的动力学参数以及分布状态与生物质的种类相关.     

生物质燃烧过程中碱金属迁移转化研究进展

文章主要介绍了生物质燃烧过程中碱金属的迁移转化机理,同时对生物质中碱金属赋存形态、生物质燃烧过程中碱金属的存在形态进行了论述,并根据迁移转化机理阐述了抑制碱金属析出的对策。提出了研究生物质燃烧过程中碱金属问题的建议。