废轮胎中试回转窑热解气特性及能耗分析

在无氧气氛下用中试回转窑热解系统对废轮胎进行了热解试验,热解气用气相色谱仪进行分析,轮胎热解气体主要包含CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C3H8、C4H8,以及它们派生的不饱和烃。热解温度的不同,回转窑微负压运行时,挥发分在窑内的停留时间不同,气体的成分有所变化。OH4在500℃达到最高,C2H4则在550℃产量最大,虽然温度的提高有利于大分子烃类二次裂解,但由于在窑内停留时间较短,产量反而在较高的热解温度65℃达到最大值,超过10％计算表明,热解气可以作为轮胎热解的热源。     

二次热解对污泥热解产物影响的研究

针对上海市污水污泥,以提高热解气体、抑制热解焦油为目标,利用两段固定床反应器,研究二次热解温度对污泥一次热解挥发分的热解特性的影响。利用气相色谱定量研究不同二次热解温度下热解气中H2、CO、CO2、CH4的含量变化。利用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用仪(GC×GC-TOFMS)定性研究不同二次热解温度下热解油化学组分。结果表明:二次热解温度高于600℃时,热解气体产率明显增加,液体产率明显减少。这表明,在仅改变上段固定床二次热解温度的条件下,一部分污泥热解油通过高温二次热解转化为气体。其中CH4是受二次热解影响最大的气体,相比于一次热解,当二次热解温度高达700℃时,CH4的累计释放量增加了7.0倍,这表明热效应明显促进了污泥热解挥发分的脱甲烷反应。为了更好地揭示污泥热解油转化成热解气的机理,运用GC×GC-TOFMS分析污泥热解油中上千种化合物。我们猜测长链脂肪含氮化合物主要通过脱甲烷反应产生CH4。酮类通过脱羧反应生成CO。     

块状废轮胎固定床热解特性实验研究

国内外对于废旧轮胎热解的研究大多集中在对轮胎小颗粒的探索上,对于破碎成本较低的大块状轮胎的热解较少有人涉及.为了探究块状轮胎的热解特性,文章在外热式固定床热解炉上进行了不同热解温度下块状废轮胎热解特性的实验研究.结果表明:块状废轮胎热解产生的燃气成分主要为CH4,H2以及大分子烃类CnHm,且其燃气产率随热解温度的升高而增加.当热解温度高于550℃时,热解产物CnHm有二次裂解现象,热解产生的燃气具有较高热值;热解温度为600℃时,燃气热值可以达到26 MJ/m3;随着热解温度的提高,热解炭中挥发分含量减少,固定碳含量略有增加,热解温度对热解油及热解气产率影响明显.与小颗粒轮胎相比,块状轮胎热解气中小分子气体CH4,H2等含量相对较少,而大分子烃类含量相对较多.热解产物产率方面,热解炭和热解气的产率更大,焦油产率降低.     

稻壳热解气化特性的试验研究

以稻壳为试验原料,DHC-32为催化剂.高纯N2为载气,在管式炉中研究了热解温度和DHC-32催化剂对稻壳热解气化特性的影响.试验结果表明:稻壳热解气中H2,CO含量随热解温度升高而增加,CH4CO2含量随热解温度升高而呈下降趋势;添加DHC-32催化剂后,未改变H2,CO,CH4,CO2含量随热解温度的变化趋势,但对4种气体的相对含量有一定的影响;在试验温度范围内,添加10%DHC-32催化剂比3%DHC-32催化剂对稻壳热解气影响更大一些.     

生物质二次裂解制取氢气的研究

采用生物质热解及二次裂解的方法制取富氢气体.通过对生物质热解产生的气液体成份进行二次裂解,实现热解组分中焦油等含氢化合物的深度转化,提高产品气体中氢气的含量,同时解决了热解产品气中焦油不易去除的难题,得到洁净的富氢气体.实验选用稻壳为原料,分析了热解温度和物料滞留时间等因素对热解气体成份的影响,比较了热解气体和二次裂解气体成份的变化,同时分析了水蒸汽、催化剂等因素对裂解气体成份的影响.实验结果表明,热解温度和物料滞留时间的增加提高了热解气体中氢气的含量,二次裂解、水蒸汽和催化剂的引入都能在一定程度上提高产品气中H2的含量.实验最终表明,氢气体积含量可达到60%以上.     

玉米秸和稻壳热解产物的分布规律

研究了玉米秸和稻壳热解产物在不同反应温度和停留时间下的分布规律.试验结果表明,400℃时热解产物中液体质量分数接近50%;随着反应温度升高,大分子的碳氢化合物逐步裂解,气态产物逐渐增多,800℃时气体产物质量分数超过了55%.反应温度对热解产物的分布具有显著影响,而停留时间影响较小.随着反应温度升高,H2含量明显增加,CO和CO2含量明显降低,CH4含量受温度的影响较小.当反应温度在400～500℃时,热解气体的低位热值在11～15 MJ/m3;反应温度超过500℃时,气体热值在15～16.5 MJ/m3.     

水煤浆快速热解特性及影响因素研究

为研究水煤浆（CWS）的快速热解特性,利用高频加热炉,以神木煤作为CWS制作原料,开展快速热解实验,并与慢速热解实验结果作对比,分析了热解气的释放规律（产率、组分及比例等）及热解特性与反应温度、加热速率、停留时间之间的关系。结果表明：热解气以H2、CO、CH4和CO2成分为主;在高于1 000 ℃和较长的反应时间下进行快速热解,有利于生成高体积分数和高产率的还原性气体;快速热解条件下,随着温度的升高,H2和CO的产率持续增加（H2的产率增加了约0.45 L/g, CO的产率增加了约0.14 L/g）,而CH4的产率先上升后下降（在900 ℃时产率最高为0.12 L/g）,CO2产率在低温段有些许上升之后几乎没有明显变化（只增加了约0.03 L/g）;快速热解条件下,H2和CO的相对体积分数随着温度的升高而持续增加（分别增加了约45%和5%）,CH4和CO2的体积分数则随温度的升高而下降（CH4下降约35%,较为剧烈,而CO2则下降了约10%~20%）;在慢速热解时,H2,CO2和CH4的产率会随着最终温度的增加,呈先上升后下降的趋势（最高点在约1 100 ℃）,CO产率则呈上升趋势;慢速热解阶段H2和CO2的相对体积分数随着温度的增加略有变化（CH4则下降了3%）, CO增加约5%。     

生物质在流化床中热裂解的试验研究

以稻壳为原料,在自制的小型流化床上研究了生物质快速热解反应温度对生物油产率的影响.结果表明:在450℃、500℃、550℃和600℃4种热裂解温度中,500℃时平均产油率最高为52.87%.对热解产物进行分析发现:生物油是1种复杂的舍氧有机化合物和水组成的混合物,几乎包含了所有化学类别的有机物;气体产物中主要以CO、CO2、CH4和C2-C4为主,CO、C2-C4和CH4的浓度随着温度的升高而上升;热解焦样则随温度的升高,其表面形态出现断裂破碎.     

高温移动床废轮胎与生物质直接热解制气性能研究

对以不同比例组成的废轮胎与生物质均匀混合物在移动床内高温直接热解的制气性能进行了研究,考察了温度和废轮胎含量对产物产率、气体组分以及热值等影响。结果表明,温度对直接热解气产率和热值影响较大,温度越高,气体产率越大而热值越小;混合物中废轮胎含量增大,热解气中碳氢气体含量增多而含氧气体减少,气体产率逐渐减小而热值增大。温度升高,合成气(H2+CO)含量和H2/CO比值均增大;废轮胎含量增大,合成气(H2+CO)含量和H2/CO比值先增大后减小。当热解温度为1 000℃,废轮胎含量为35%时,热解产物中(H2+CO)含量最高为61%,且H2/CO的比值达到最大值为1.53,有利于作为工业合成气原料。同一温度下,混合物直接热解气热值远远高于生物质单独热解,说明废轮胎的掺入有助于优化热解气组成,提升燃气品质。     

微波热解工艺参数影响气液产物组成的研究

针对生物质微波热解生物油产率低且含水量高,气体产物较为复杂的特点,通过实验对热解参数、堆积程度、传热介质3个方面进行考察研究。实验结果表明,在热解温度为600℃,预热温度为160℃,填充程度为100%的条件下得生物油最大产率为51.12%,生物炭产率为26.56%,合成气产率为22.32%;生物油以酚类化合物和呋喃类化合物为主,合成气以CO,H2,CH4,CO2,C2～C4小分子气体为主。     

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.     

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。     

生物质玉米芯热解动力学实验研究

以玉米芯为对象,利用热重-质谱联用技术,以高纯氩气为载气对其进行了详细的热重分析研究。通过对10℃/min和30℃/min升温速率及其不同温度下的失重曲线分析,发现玉米芯的主要失重温度区间为200~400℃,峰值温度为328~345℃。随着升温速率的提高,玉米芯热解的初始温度升高,热解向高温侧移动。同时通过质谱分析获得了温度和升温速率对热解气化产物的影响规律。在此基础上建立了热解动力学模型,并根据实验数据对模型进行了求解,结果表明玉米芯热解在低温段属一级反应而在高温段属三级反应。     

油泥-煤混合燃料热解产物的研究

利用色谱分析技术对油泥-煤混合燃料热解产物的析出规律进行研究。研究表明油泥-煤混合燃料热解主要产物为H2、N2、CO2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C3H8和C3H6。无机气体产量在热解温度900℃达到最大值,烃类气体产量在热解温度650℃达到最大值。热解产物产量在煤占混煤比例为40%时达到最大值。     

焙烧温度对球状Ni-Al纳米催化剂结构及生物质催化热解的影响研究

采用水热法制备三维Ni-Al纳米结构催化剂,并利用多种表征手段和稻壳催化热解实验研究焙烧温度（500~800 ℃）对催化剂的整体结构及催化性能的影响。结果表明：催化剂为球状结构,活性位点分布均匀,焙烧温度对材料结构有显著影响,800 ℃焙烧条件下球状结构有向内塌陷的趋势。相较于无催化条件下的稻壳热解产物,催化热解后焦油产率明显减小,产气量大幅提高。500 ℃焙烧制备的Ni-Al催化剂作用条件下,稻壳热解气体产物中H₂/CO最大可达2.66,600 ℃焙烧条件下可获得最大合成气产量737 mL/g,而700 ℃焙烧条件下可获得最低的焦油产率（13.5%）。材料表征发现,反应后的催化剂仍具有稳定的球状结构与活化性能。     

核桃壳热裂解产物有机结构演变规律

采用TG-FTIR、Py-GC/MS对核桃壳热裂解过程及产物进行研究,利用1H-NMR和13C-NMR对热解炭结构进行分析,探讨热裂解产物有机结构演变规律。结果表明:核桃壳热裂解分为干燥脱水,快速热裂解和残余物缓慢热裂解三个阶段,快速热裂解阶段是主反应阶段,失重可达总失重的89%。不同热解温度下的液态产物成分不同,且随着热裂解温度的升高,低温下形成的热解液会发生二次反应生成新的热解液成分,热解温度由400℃升至600℃,液态产物完成了由酚类、醇类、酸类向酯类、芳香类的转化。升温核桃壳热裂解过程中的气态产物为H_2O,CO_2,CH_4和CO,在357℃时达到最大产量。随着热解温度由300℃升高到800℃,核桃壳热解炭由以苯环、烷烃链、甲氧基、羟基、羰基为主要结构转化为90%以上的芳香结构。     

生物质流化床热裂解参数对产物分布的影响研究

以稻壳为原料,在自制的小型流化床上,研究了生物质快速热解反应温度、物料尺寸、惰性气体(N2)流量对生物油产率的影响。结果表明稻壳在反应温度500℃、氮气流量2 m3/h、颗粒为0.64 mm时,生物油产率最高52.87%。同时对玉米芯、龙须菜和绿菜在稻壳产油率最高的工况下进行了热解试验,结果表明稻壳和玉米芯生物油产率高于龙须菜和绿菜,就产炭率来说则龙须菜和绿菜明显高于稻壳和玉米芯。     

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．     

CaO催化裂解生物质气化焦油实验研究

以谷壳气化发电产生焦油为研究对象,考查了CaO作为焦油裂解催化剂对其催化裂解的影响。实验研究结果表明:CaO作为焦油裂解催化剂可使焦油裂解率明显提高,在800℃时,其裂解率可由热裂解的28.66%提高到65.60%,焦油催化裂解后可使燃气成份中的H2、CO、CH4以及CO2含量提高。但焦油裂解过程中,其积炭率可达30.51%;扫描电镜显示:因焦油裂解积炭包裹CaO催化剂,易使其催化活性失效,同时由于积炭,使床层压降增加,给焦油催化裂解运行带来困难。