基于TG-FTIR的造纸污泥热转化特性研究

目前对有机工业污泥在不同热转化过程中的反应特性和产物性质缺少系统对比研究.利用热重和红外光谱联用方法(TG-FTIR)对高挥发分造纸污泥在不同热转化过程中的反应特性进行了研究.氮气、空气和CO2气氛分别对应热解、燃烧和气化反应.3种热转化过程在400℃前的热失重和反应特性相似,主要为水分和挥发分析出的热分解反应.500...     

热重分析法研究水稻秸秆热裂解特性

在氮气氛围下,利用热重分析法研究了水稻秸秆的热裂解过程,考察了升温速率、熔盐种类和盐质比对热裂解特性的影响,计算了热裂解动力学参数。结果表明:随着升温速率的增加,水稻秸秆热裂解的初始温度、最大失重温度和裂解终止温度升高,热滞后现象严重,残炭产率略呈下降趋势,高升温速率对炭的生成有一定的抑制作用;熔盐使热裂解主失重区间变窄,降低了热裂解的终止温度,显著影响最大失重温度;盐质比对热裂解最大失重温度影响显著,盐质比为1∶1时,最大失重温度降为280.7℃,随着盐质比的增大,最大失重温度向右侧偏移。采用积分法分段处理水稻秸秆的热裂解过程。     

半纤维素模化物热裂解特性的实验研究

利用傅里叶变换红外光谱仪分析木聚糖微观结构,采用热重分析法对木聚糖的热解特性进行实验研究。通过TG和DTG曲线的分析,把木聚糖的热解反应过程分为4个阶段。综合分析热解实验结果发现:30℃/min的升温速率是反应的最佳环境。由分子模拟计算结果,500K和700K分别对应热解实验的第2阶段和第3阶段;低温时半纤维素的热解反应进行得十分剧烈,主要对应半纤维素支链的断裂;随着温度的升高,半纤维素主链发生分解生成各种产物。实验结果和分子模拟的结果能够较好地吻合。     

基于逐级裂解气质联用和热重质谱联用技术的杉木热解特性研究

利用逐级裂解气质联用(stepwise Py-GC/MS)和热重质谱联用技术(TG/MS)对杉木的热解特性进行了研究。结果表明,杉木热解主反应温度为250～430℃,随着升温速率的增大,热解起始温度和终止温度均向高温侧移动。对杉木慢速热解过程进行了动力学分析,得到3种升温速率下对应的活化能分别为83.99,88.87,91.98kJ/mol。杉木逐级裂解主要液体产物有乙酸、1-羟基-丙酮、糠醛、雪松醇、左旋葡萄糖和4-羟基-2-甲氧基肉桂醛等,各温度段产物分布各不相同。在杉木慢速热解条件下,左旋葡萄糖发生二次反应,液体产物中存在很多芳香类物质。     

城市污泥和煤混燃特性的热重分析法研究

利用热重分析法对某城市污泥和某煤种及其两者混合物的着火温度、活化能及综合燃烧特性等参数进行了研究。试验结果表明,混合试样和煤相比其活化性能得到了提高,着火温度提前,综合燃烧性能下降。在混燃过程中,煤和城市污泥基本上保持了各自的挥发分析出特性,煤的燃烧表现得更为明显。     

基于热红联用分析的木质素热裂解动力学研究

利用热重红外联用系统对生物质的主要组分木质素进行了热裂解动力学研究.在用红外固体压片法研究木质素结构的基础上得到不同升温速率下木质素热裂解的热重曲线.实验结果表明,随着升温速率的增加,各个阶段的起始和终止温度向高温侧轻微移动,主反应区间增加;计算得到的木质素两阶段活化能分别为58.41 kJ/mol和119.98 kJ/mol.与纤维素热解气的联机红外分析谱图相比可知木质素热解过程中气体析出机理复杂,主要生成CO、CH4和呋喃等产物.     

金属离子对半纤维素热裂解特性的影响

以蔗渣半纤维素为研究对象,运用TGA、TG-FTIR和Py-GCMS等手段研究了金属离子对半纤维素热解特性的影响.结果表明:添加一定量的金属离子后半纤维素的开始热解温度和峰值温度均移向低温段,最大失重速率也显著减小,但焦炭得率增加.K+和Mg2+对半纤维素热解的影响规律相似,但K+更能促进大分子组分发生裂变和重聚反应生成醇类、醛类、酮类等小分子化合物;Mg2+对焦炭生成的促进作用更为强烈,但对半纤维素热解特性的影响远没有K+明显.     

热裂解生物质气发动机燃烧特性试验

利用农林废弃物可控热裂解产生的生物质气作为火花点火发动机的燃料,测最火花点火生物质气发动机的示功图,分析了生物质气的燃烧放热特性.试验结果表明:发动机怠速点火性能较好,小功率时放热速度较慢,大功率时燃烧速度较快,燃烧较充分;火焰发展期随点火提前角的增大而变长,燃烧相位角随点火提前角、负荷的增大而提前,速燃期随负荷的增加、点火提前角的增大逐渐缩短;生物质气中的氢含量加快了生物质气发动机的燃烧速度.     

污水污泥着火和燃烧特性研究

采用热分析的方法对4个污水处理厂的污泥在空气气氛下的着火燃烧过程及其动力学特性进行了研究,分析了污泥着火机理,确定了污泥的着火温度和综合燃烧特性指数,提出污泥在空气气氛下的燃烧分3个阶段,第1阶段是水分析出阶段;第2阶段是有机物的分解燃烧和固定碳燃烧阶段,这一阶段是污泥燃烧的主要失重阶段;第3阶段是无机物的分解阶段.其中第1个阶段是吸热过程,第2阶段是放热过程.采用双组分分阶段一级反应模型求出了4个污泥样品的表观活化能和指前因子,给出了样品热解的动力学方程,通过理论计算,双组分分阶段一级反应模型的理论数据与实验数据吻合良好.     

地沟油生物柴油热裂解特性及动力学机理

以地沟油生物柴油为对象,利用热分析仪与傅里叶红外分析仪联用对地沟油生物柴油热裂解行为进行实验研究。实验结果表明:地沟油生物柴油的热裂解分为3个阶段,即:小分子低沸点组分挥发阶段、脂肪酸甲酯挥发和热裂解阶段、地沟油生物柴油的碳化阶段。随着升温速率的增大,地沟油生物柴油的热裂解反应向高温区移动,最大失重速率由7.1%/min增至47.1%/min。地沟油生物柴油的热裂解动力学分析具有分段特征,在不同反应阶段动力学参数差别较大,初始阶段活化能为103.76~193.89 k J/mol,中间阶段活化能为81.30~210.74 k J/mol。     

生物质及其热裂解产物生物油的特性分析

以红松、白松、落叶松、玉米秸秆等不同生物质为原料,对流化床反应器热裂解制取的生物油进行了研究试验,通过对生物油的物理特性及其成分的分析,得出的实验结果表明:红松制取的生物油品质最好,热值高,含水率低,更适合进一步改性研究和应用,并利用现代精密仪器GC-MS对生物油进行了组分分析,解释了生物油高含氧和高含水特性。     

玉米秸秆热裂解试验研究

在热天平分析玉米秸秆热失重行为基础上,利用气相色谱仪分析研究了玉米秸秆在热裂解过程中热解气的组分。分析结果表明:随着温度升高,气体产物中氢气、甲烷的含量增加,二氧化碳、一氧化碳的含量却减少。结合玉米秸秆的化学组分从分子微观结构角度对玉米秸秆热裂解过程进行了分析。     

生物质热裂解技术的实验研究

以木屑为原料,利用从荷兰引进的旋转锥反应器闪速热裂解装置进行了热裂解试验。对热裂解产物的组成及反应的物质平衡进行了分析。结果表明：木屑热裂解产物由生物油、不可冷凝气体和木炭组成。其中,生物油成分复杂,低热值为１６ ５９５ｋＪ／ｋｇ;不可冷凝气体主要由ＣＯ,ＣＨ４ ,ＣＯ２ ,Ｈ２ 和Ｈ２Ｏ蒸汽组成。在反应器温度为６００℃,旋风机温度为５００ ℃,旋转锥频率为１０Ｈｚ 条件下,当木屑喂入率为２６．４２ｋｇ／ｈ 时,生物油、不可冷凝气体及木炭的得率分别为５３．３７％ ,２１ ．４５％ 和２５．１６％ 。     

基于快速冷却取样方法的正癸烷热裂解研究

根据碳氢燃料热裂解反应的特性,通过将冷却燃料直接与高温裂解产物混合的方法建立了一种碳氢燃料高温裂解的快速冷却取样实验方法。基于该方法,详细研究了正癸烷在超临界压力下的热裂解反应。通过对产物组成和分布的分析,得到了正癸烷热裂解的基本规律。结果表明,对于正癸烷的裂解产物,其选择性随转化率的提高基本保持不变,符合等比例产物分布模型。同时,使用Chemkin Pro软件对实验进行了模拟从而验证了该实验方法的可靠性。     

基于分布式活化能模型的污泥热解特性研究

文中通过非等温热重实验,并利用分布式活化能模型,对污泥热解特性与动力学参数随热解温度及升温速率的变化规律进行分析。实验结果表明:污泥热解过程主要分为脱水(室温~205℃)、脱挥发分(205~550℃)及碳类无机物热分解(550~800℃)3个阶段,并随升温速率升高(15、20、50℃/min),挥发分失重速率增大,且热解特征值向高温侧移动;模型计算结果表明:污泥热解活化能分布在70~180 k J/mol之间,随转化率升高,活化能与指前因子均呈先增加再降低的趋势,二者存在一定的补偿效应。     

污水污泥热解和燃烧特性的实验研究

采用热分析的方法研究了2种污泥的热解和燃烧特性。实验结果表明,热解和燃烧都可以划分为3个阶段。第1阶段是水分析出阶段。第2个阶段是污泥失重的主要阶段,燃烧失重是由于有机物的分解燃烧和固定碳的燃烧引起,热解失重是由于有机物的分解引起。第3阶段中,燃烧过程失重主要是无机物引起,热解过程失重是由于无机物和残余有机物引起。在燃烧和热解主要阶段(第2阶段)内,污泥燃烧的反应速率总体上大于热解的反应速率。污泥热解和燃烧在第2和第3阶段是放热过程。     

污泥热解气/氨旋流火焰燃烧特性

污泥热解气因难以被有效利用导致了大量的能源浪费,而其中所含的氢气、甲烷等可燃组分可有效提升氨燃料的燃烧性能。对污泥热解气掺氨旋流火焰的结构及燃烧特性进行分析,基于化学发光法,通过实验考察当量比、掺氨比对火焰结构的影响。结果表明,旋流燃烧火焰中的OH^*在化学当量条件(φ=1.0)下辐射强度最大,CH^*在富燃条件(φ=1.2)下辐射强度最大,OH^*可以对火焰稳定性进行更好地表征;污泥热解气/氨气混合燃料中,随着氨气比例增大,旋流火焰稳定性下降。     

半纤维素模化物热裂解动力学研究

在热重红外联用系统中对生物质的主要组分半纤维素的模化物进行了热裂解动力学研究．在用红外压片微观结构分析方法验证木聚糖典型结构模型的基础上,得到不同升温速率下的热重曲线表明,随着升温速率的增加,各个阶段的起始和终止温度向高温侧轻微移动,主反应区间加宽以及炭产量逐渐增加;计算得到的木聚糖两阶段活化能分别为118．59 kJ／mol和66．69 kJ／mol．与纤维素热解气的联机红外分析谱图相比可知,木聚糖热解析出气体过程复杂,其中CO在全过程都有析出,而CH4主要来源于一次挥发分的二次分解．     

国内典型市政污泥理化特性和干化特性研究

为探索有效的城市生活污水污泥无害化和资源化利用途径,以杭州市6个典型净水厂产生的市政污泥样品为原料,进行基本理化特性分析,并对国内典型的污泥干化设备进行比选,推进污泥干化焚烧技术路线实施.首先,对污泥样品进行工业、元素、热值、重金属含量、pH值和主成分进行分析,并采用热重红外等方法对干化污泥的燃烧特性进行分析.实验结果...     

纤维素热裂解试验研究及分析

利用自行设计的固定床热裂解试验系统,在不同压力条件下,研究了纤维素的热解行为,在常压下分别考察热解温度、N2流量对热解产物的影响。研究结果表明,热解温度为450℃时,可得到较高收率的液体产物,并且液体产物的收率随着N2流量的增加而降低。当压力降低时,在450℃热解温度下液体产物的收率最高,为58.6%,比常压热解提高12.3%,生物油中水分含量随着热解温度的升高而升高。试验对在不同真空度下热解得到的液体产物进行了元素分析。