采用等转化率法研究油页岩热解的动力学特性

以热分析法(TG、DTG)为手段，对桦甸油页岩在不同升温速率(10、20、40、100℃/min)下的热解动力学进行了研究，用等转化率法(Friedman法)求取了桦甸两种油页岩样品的热解反应表观活化能；用Sestak复杂机制对反应机理进行拟合，得到了反应机理函数，最后确定了频率因子A。研究结果表明，在整个转化率范围内，热解活化能并不是一个定值，但在[0.1，0.9]的范围内，活化能随转化率的变化曲线平缓；油页岩热解反应机理复杂，主要以成核机制所控制。     

生物质热解的动力学特性研究

用综合热分析仪研究了氮气或二氧化碳作为载气的条件下,生物质(稻壳、玉米秸秆和木屑)热解的TG/DTG曲线的比较。依据TG曲线,将热解反应分为两个主导反应区,其拐点温度为Tf,并根据热重试验数据,利用改良的Coats-Redfern法和常用的46种机理函数,计算出生物质热分解反应的表观活化能、反应级数及频率因子。利用这些基础的动力学参数,计算出生物质热解的动力学特征值——反应速率常数k,活化熵△S≠,活化焓△H≠,活化Gibbs自由能△G≠,以及空间位阻因子P。用这些动力学特征值可以深入地了解反应过程和机理,预测生物质热解的反应速率以及难易程度。     

秸秆热解特性及热解动力学研究

用热重一差热分析仪对玉米秸秆在不同升温速率下进行了热分析试验.试验结果表明,玉米秸秆的热解过程主要分为脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4个阶段.升温速率在5 K/min、10 K/min和30 K/min时最大质量损失速率对应的温度分别为318℃、325℃和341℃.在热重试验的基础上,分别采用Coats-Redferrl法、最大速率法和分布活化能模型等不同的动力学处理方法对秸秆热解进行了动力学计算,并用Malek法对机理方程进行筛选,得出了不同升温速率下连续的一级反应动力学模型.     

秸秆快速热解动力学特性研究

采用自行研制的大物料热重分析装置研究生物质(秸秆)在800、900、1 000℃等温条件下的热解特性。结果表明,大物料热重反应时间短,各个阶段反应相互叠加,热重分析曲线(DTG)出现多个峰值。采用化学动力学法拟合了秸秆在等温热解过程中的质量损失率与时间的单方程宏观模型,求取了活化能E和指前因子A,得到等温热解反应动力学方程,计算得到质量损失率和反应时间的理论曲线与试验曲线相吻合。     

添加CaO对生物质热解焦油生成的影响研究

采用TG-FTIR联用技术,研究了CaO/物料(CaO/M)质量比与加热速率对竹子热解焦油生成的影响,并与干纸浆的试验结果进行对照.结果表明,焦油主要成分为酮、醛、酸、酚与烃类物质；添加CaO能显著减少焦油含量,添加比例越大其催化裂解效果越好；加热速率增大不利于减少焦油生成；800℃下竹子在管式炉热解,添加CaO极大地促进了H2的生成,而CO2与CO含量降低；随着CaO添加比例的提高,产气热值、产气率、焦炭产量随之提高；CaO/M质量比为2时相对于未添加CaO的情况下,产气热值和产气率相应提高了33.0％和27.7％.     

贝壳对生物质气化的催化作用研究

贝壳的主要成分为CaCO3,以贝壳为催化剂考察其对木屑生物质气化的催化效果。通过在不同剂料比及温度条件下生物质的的产气特性实验发现:水蒸气气氛中贝壳对木屑生物质最佳催化温度在750~950℃之间;贝壳主要加快催化含碳大分子裂解,气化效率与产气中H2+CO总含量以及H2/CO比有关;水蒸气气氛下,当温度为950℃、剂料比为20%时,碳转化率为94%,物料能量转化率为81%,比同温度下纯生物质的碳转化率和能量转化率分别提高了10.3%和6%。     

稻壳热解特性及动力学研究

对稻壳在升温速率分别为20 K/min、30 K/min和50 K/min的情况下进行热重实验,分析结果表明稻壳热解分为3个阶段:失水干燥阶段,挥发分析出段和碳化阶段。通过Coats-Redfern(C-R)法和Malek法进行热解机理的确定及动力学参数的计算,发现其反应机理为球形对称的相边界反应R3,同时求出表观活化能E和频率因子A。最后通过求解热解动力学方程对C-R法求解得到的稻壳热解动力学参数进行验证,发现模型计算的结果与实验值吻合良好,说明用C-R法结合Malek法选出的机理函数可以较准确地描述稻壳的热解过程。     

污泥与生物质秸秆共热解实验研究

为了使农林废弃物和污泥两者潜在的能量最大化利用,对两种污泥(城市工业污泥、造纸污泥)以及一种典型生物质秸秆开展了共热解的实验研究.研究结果表明,添加生物质可有效改善污泥热解特性;生物质秸秆与污泥热解特性存在显著差异,在共热解过程中组分样品之间存在复杂的交互影响,各特性参数呈现非线性变化规律.工业污泥掺混秸秆时,随着秸秆...     

煤热解特性及热解反应动力学研究

采用热分析法对煤热分解特性进行了热重分析研究,探讨了粒径和升温速率对煤热解失重过程的影响。研究指出,当粒径小于0.25mm时,磨煤过程中煤岩组分富集对热解的影响会大于传热传质对热解的影响。根据试验数据建立了热解动力学模型,分别用积分法和微分法对热解动力学参数求解,得到煤的热解反应级数为3,热解反应动力学参数的计算结果能真实地反映煤的热解情况。     

碱金属盐对生物质三组分热解的影响

研究碱金属盐的添加对生物质热解的催化机理。以生物质的主要有机组分(半纤维素、纤维素和木质素)为研究对象,采用热重分析仪对生物质三组分及添加碱金属盐后(KCl、K2CO3和Na2CO3)的热解行为进行试验研究,并采用一级反应对其热解动力学进行计算分析。试验结果表明KCl和Na2CO3的添加对生物质三组分热解的催化作用不明显,而K2CO3对半纤维素和纤维素热解均有明显的促进作用,使他们的热解温度降低,且随着K2CO3添加量的增加,催化作用逐渐增强;对于半纤维素、纤维素与木质素合成的生物质的热解而言,K2CO3的加入使得纤维素和半纤维素的热解失重峰重合;同时K2CO3的添加对木质素的高温热解也有积极的影响。     

煤的快速热解动力学研究

煤的快速加热条件下的热解研究对煤气化反应过程以及气化炉的运行有着重要的意义。试验采用TGA/SDTA 851型热天平对不同煤种、不同升温速率、不同灰煤比下的煤快速热解特性进行研究，同时对3种气氛下煤的动力特性进行分析。研究发现：随着升温速率的增加，最大失重速率也有所提高；随着煤的变质程度提高，热解最大失重速率有所降低；随着灰/煤比的增加，失重速率先升后降。说明存在一个最佳的灰/煤比，使得失重速率达到最大值；在N2、、O2、CO2 3种气氛下，CO2气氛下的气化反应进行的温度要高于N2气氛下的热解和O2气氛下的燃烧温度，气化与燃烧相比，气化反应进行的剧烈程度远远小于燃烧。文中也根据Coast-Redfern积分方法得出了煤热解的表观动力学参数。     

能源作物与传统生物质热解特性对比研究

研究了3种具有代表性的传统生物质以及两种能源作物,按化学组成不同分为4种不同类型的生物质。利用热天平研究了它们在氮气气氛下的热解失重特性,并进行了动力学参数的求取。另外通过固定床和气相色谱仪研究了四类生物质的热解气相产物析出规律。结果表明,能源作物相比传统生物质发生热解反应时活化能较大,但热解程度最高,同时热解后的可燃气相产物析出量明显大于传统生物质。     

混煤热解反应动力学特性研究

利用热天平试验测试数据，采用Coats-Redfern积分方法求解无烟煤和烟煤不同比例混煤的热解动力学参数。在整个活泼热解阶段，无烟煤和烟煤的活化能与其热解反应性的对应关系发生了歧变，无烟煤具有较低的活化能，而烟煤具有较高的活化能。煤的热解机制在不同的反应阶段是变化的，通过热分析手段所得的动力学参数反映的是整个热解区域的平均值。对混煤热解进行分段拟合处理的结果表明，混煤在低温段热解机制为一维扩散模型；中、高温度段热解机制为3级化学反应模型。研究结果表明不能仅从活化能数据判断无烟煤和烟煤混煤热解反应性的高低。     

油茶壳热解特性及动力学分析

利用热重分析技术研究油茶壳热解特性,考察了升温速率分别在5、10、15、20、25℃/min时油茶壳热解的特征参数,发现油茶壳的热解过程分成3个阶段,主热解阶段在250~350℃之间。分别用Ozawa法和Friedman法对油茶壳热解进行了动力学计算,发现随着热解转化率的增加,活化能分别在139~270 kJ/mol和151~302 kJ/mol范围内。通过Malek法确定了油茶壳热解满足J-M-A方程,反应机制为随机成核随后生长,并给出了机制函数的微分形式和积分形式,反应级数为0.3。该研究为后期油茶壳的热解装置的设计和工艺参数优化提供参考。     

污泥与生物质共热解后残碳气化特性的实验研究

为实现污泥和农林废弃物的资源化利用,对两种污泥(城市工业污泥、造纸污泥)以及一种典型生物质秸秆开展了污泥掺混生物质热解后残碳气化特性的实验研究.结果表明,无论是工业污泥与秸秆掺混还是造纸污泥与秸秆掺混,随着秸秆掺混比例增加,其平均反应速率都逐渐提高,这表明生物质的掺混有利于改善生物质秸秆掺混污泥热解后残碳在高温区共气化...     

稻壳催化热解特性及动力学研究

利用热重分析仪,以DHC-32和CaCl2作为催化剂,研究升温速率、催化剂种类和催化剂添加量对稻壳热解行为的影响,并采用一级反应对其热解动力学进行了计算分析.研究结果表明:催化剂加入量较少时,DHC-32和CaCl2对稻壳热解焦炭产物的生成具有促进作用,随加入比例的提高,稻壳热解活化能逐渐减少.CaCl2对稻壳热解的催化作用优于DHC-32.     

生物质成型燃料热解与燃烧特性研究

利用NETZSCH STA409PC型热重-差热分析仪对由木屑、秸秆等农林废弃物制成的生物质成型燃料的热解与燃烧过程进行热重分析。对TG、DTG曲线进行分析,结果表明生物质成型燃料热解过程分为干燥、热解与炭化3个阶段,热解过程随着升温速率升高出现热滞后现象。对热解剧烈失重区间建立了反应动力学模型,求解出此温度区间的表观活化能、频率因子等动力学参数,生物质成型燃料燃烧过程出现两次明显失重过程。     

神府煤加压热解特性及热解动力学分析

煤的加压气化是煤清洁利用的关键,作为气化反应的初始阶段,煤热解特性对煤气化过程有着重要的意义.为了深入了解煤的加压热解机制,该文采用加压热重分析仪研究了我国的一种典型烟煤--神府煤在不同压力下的热解失重特性,采用挥发分释放综合特性指数(D)与非等温法,结合不同的扩散机制函数分析了神府煤加压热解动力学机制.研究发现神府煤的热解主要包括煤样的干燥脱水、挥发分的析出以及大分子焦油的二次裂解;加压对神府煤的热解过程有明显的影响,热解压力小范围的升高(＜0.8MPa)有利于挥发分的析出,然而过高的压力不利于挥发分的快速析出,挥发分释放综合特性指数可很好地表征神府煤加压热解过程中挥发分的析出特性.热动力学分析表明,三维球扩散模型比较适合神府煤的加压热解机制,低温段活化能随热解压力增大先增大后减小,但明显高于高温段热解活化能.     

农业废弃物的热解特性分析及动力学模拟

采用热重分析技术对中国典型农业生物质废弃物(玉米秆、稻草和棉秆)的热解行为及其动力学规律进行了研究,定量分析了升温速率对生物质热解特性的影响规律,建立了生物质热解的反应动力学模型.结果表明,农业生物质的热解表现出相似的规律,热分解主要集中在200-400℃.在升温速率为10℃/min时,玉米秆、稻草和棉秆分别在347.6、315.4和345.2℃取得最大反应速率8.00、7.35和7.68％/min,当温度达到900℃时,焦炭产率分别为24.5％、30.8％和20.7％.在低升温速率下,挥发分析出阶段的起始温度与升温速率的对数呈线性关系,最大热解速率随着升温速率的增大呈线性增大趋势.三组分模型可以很好地模拟木质纤维类生物质在不同升温速率下的热解行为.纤维素分解对生物质热解的贡献最大,半纤维素次之,而木质素最小.     

国家发展改革委等部门对生物质发电厂进行调研

为深入了解生物质发电厂运行和生产经营中存在的问题,更加科学合理地制定生物质发电政策,促进生物质发电产业的健康发展,10月底至11月初,由国家发展改革委价格司牵头,国家发展改革委能源局、财政部、电监会等部门和有关专家组成的调研组,赴江苏宿迁、河南长葛及河北威县和晋州,对节能稻草和麦草等黄色秸秆电厂、恒光燃煤小火电改造灰色和黄色混燃秸秆电厂及国能棉花灰色秸秆电厂和河北省建设灰色秸秆电厂进行了调研.