玉米秸秆热解特性的实验研究及动力学分析

采用TA-Q500型热重分析仪,在升温速率分别为20、40、80、100℃/min的条件下对玉米秸秆进行了热解实验,研究其热解特性,并分别应用Popescu法、Flynn-WallOzawa(FWO)法和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法求解了热解反应动力学的最概然机理函数、活化能与指前因子。结果表明:反Jander方程三维扩散机理为理想的最概然机理函数;随着升温速率的增加,样品失重曲线向高温侧移动,初始热解温度、失重高峰温度及终止温度均有所升高,热解反应活化能也呈逐渐增加趋势。     

玉米秸秆热解制取生物油试验研究

利用固定床反应器进行玉米秸秆热解制取生物油试验研究,主要考察反应温度、脱灰预处理、催化剂等对热解产物分布的影响。研究结果表明,玉米秸秆热解液体产率随温度的升高先增加后减小,未经处理的原样热解液体产率低于水洗、酸洗试样的相应产率;与酸洗玉米秸秆相比,催化剂的添加降低了其液体产物产率;反应温度对生物油主要化学成分和含量影响不明显;经脱灰处理后的试样热解制取的生物油中一些小分子物质含量降低,酸洗试样添加Na2CO3后,其热解生物油中小分子物质含量增加。     

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...     

矿物质对玉米秸秆热解及动力学特性的影响

以玉米秸秆为研究对象,采用热重分析仪对经预处理和添加催化剂(DHC-32、Na2CO3、CaO、ZnO、CaCO3)的试样进行热解试验,考察了矿物质对原样、脱灰试样热解特性的影响,并采用一级反应对其相应热解动力学进行了计算分析。结果表明,脱灰生物质和加入催化剂的原样及水洗试样热解焦炭产率增加,而催化剂降低了酸洗玉米秸秆焦炭产率;经过预处理的玉米秸秆热解活化能大于原样活化能;与未添加催化剂试样相比,除了加入CaCO3的玉米秸秆热解活化能略有升高外,其它添加催化剂试样的热解活化能均有一定程度降低。     

玉米秸秆热解特性及动力学的实验研究

本文采用热重分析(TGA)对华北地区常见的玉米秸秆的热解过程及其动力学规律进行了研究。实验中分别以三种不同的升温速率在氮气气氛下将样品从室温加热直至挥发分完全分解。实验结果表明:样品的非等温失重过程由脱水、剧烈失重和缓慢失重三个阶段组成;随升温速率的提高,样品的最大热解速度提高,对应的峰值温度提高,达到失重峰的时间缩短很多,表明加热速率越大挥发分析出的速度越快。建立了玉米秸秆的热解反应动力学方程,得出了玉米秸秆的热解反应动力学参数,并探讨了相应的热解机理。     

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.     

升温速率、气氛与粒径对玉米秸秆热解特性的影响

为研究升温速率、气氛和粒径对玉米秸秆热解特性的影响规律,在TA-Q500型热重分析仪上进行了相应的热解实验。结果表明:随着升温速率的升高,玉米秸秆的热解速率与峰值温度均增大,总体热解反应过程更集中;氮气气氛下,玉米秸秆的热解DTG曲线仅有1个明显的失重峰,而空气气氛下则表现出明显的双峰,且氮气气氛下热解的总失重量小于空气气氛;随着玉米秸秆粒径的增大,热解的初始温度、峰值温度及终止温度均呈增大趋势,同时最大失重速率也略有增大,但变化并不明显。     

稻壳固定床催化热解试验研究

利用固定床反应器,以稻壳为原料,DHC-32和CaCl2为催化剂,在700~900℃范围内,研究了催化剂种类和催化剂添加量对稻壳热解气态、液态产物产率及热解气组分分布的影响。结果表明,随着催化剂的添加及加入比例的提高,热解产物中气体产率增加,液体产率降低;催化剂的加入影响热解气组分分布;对促进稻壳热解产气,CaCl2的作用大于DHC-32。     

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。     

玉米秸秆燃烧特性的实验分析

利用热重分析仪对玉米秸秆在以20℃/min、40℃/min的升温速率下进行了燃烧实验。对玉米秸秆的燃烧失重过程进行了分析并且得到燃烧失重特征参数。根据TG-T和DTG-T曲线,将玉米秸秆开始燃烧后的失重区分为3个部分:挥发分、固定碳剧烈失重区间和这两个区间中的缓慢失重区间。对挥发分、固定碳剧烈失重区间各自建立了相应的燃烧反应动力学方程,得到了不同温度区间的表观活化能、频率因子等燃烧动力学参数,并提出了相应的燃烧机理。     

热解过程中玉米秆颗粒孔隙结构的演化

利用氮气等温吸附/脱附法(-196 ℃)和扫描电镜(scanning electronic microscopy,SEM)等研究了热解过程中玉米秆颗粒孔隙结构的演化,并用分形维数来描述焦颗粒内部孔隙表面形态的复杂程度。结果表明,热解温度对生物质焦的孔结构和表面形态有显著影响。在热解过程中,焦中孔的形状发生了一定的变化,各种孔的比例有了较大变化,且孔径有先变小后变大的趋势。高温导致焦颗粒发生塑性变形,使得孔隙扩大和孔表面更加光滑。随着温度的升高,玉米秆焦的BET比表面积经历一个先减小后增大再减小的过程,500 ℃以前,孔容积的变化规律与比表面积相近,但当温度高于500 ℃时,比表面积在减小,而孔容积在增大。通过分形FHH方程回归得到的分形维数DFHH能较好地表征颗粒内部孔隙表面的分形特征。其分形特征与热解温度密切相关,分形维数DFHH的变化与BET比表面积SBET有一定关联。     

稻草和玉米秆热解气体产物的释放特性及形成机理

采用管式反应器与傅里叶变换红外分析(FTIR)联用技术进行了生物质热解特性及主要气体产物释放规律的研究。结果表明,农业生物质热解的主要气体产物有H2O、CO2、CO、CH4、C2H6、C2H4、HCOOH、CH3OH和酚类化合物等。热解过程中先析出游离水,随后发生解聚和脱水反应,主要的C-C键、糖苷键、羰基、羧基、甲氧基和C-O-(C)等基团发生断裂和重整反应,生成CO,CO2、CH4和醇、酸、醛、酚类等物质;在炭化阶段,C-H键和C-O键进一步断裂和芳香化转化,析出CH4、CO2和CO等。在稻草和玉米秆热解过程中,H2O、CO2、CO和CH4有多个析出极值出现,并分别在309和335 ℃达到最大析出峰值。CO和CO2的释放主要集中在220~400 ℃,而CH4的释放主要在较高温度段275~400 ℃,比CO和CO2的析出温度高出55 ℃左右。在220~400 ℃,CO和H2O的释放特性相似。气体产物的释放规律揭示了有关生物质不同组分热行为的重要信息。     

麦秆热解过程中氮迁移特性的试验研究

在氩气气氛下，利用热重-傅里叶红外光谱联用技术研究麦秆热解过程中含氮气体NH3、HCN、NO及HNCO等的析出及分布特性。揭示生物质挥发分中含氮化合物的主要存在形态和转化率。结果表明：热解条件影响生物质燃料氮的析出分布。升温速率提高，NH3及HCN的析出总量减少，但NO及HNCO的析出总量呈增加趋势；麦秆粒径增加，热解产生的含氮气体的析出量减小。NH3所占份额增加明显，HCN/NH3质量比减小。粒径越小，HNCO及NO在含氮气体中所占份额越大；热解终温升高，NH3及HCN的析出量增加，HNCO及NO的析出量减小。低温热解，残留在焦中的氮含量较高。     

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。     

型煤热解过程的热重分析研究

采用Pyris-1 TGA热重分析仪研究了型煤的热分解过程,探讨了该过程对型煤燃烧特性的影响,并在实验研究的基础上提出了型煤挥发分释放特性指数。     

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。     

成型压力对单颗粒型煤热解特性的影响研究

采用热重法,对两个不同煤种的单颗粒型煤在不同成型压力下的热解过程进行了研究,得到了成型压力对单颗粒型煤热解失重的影响规律。     

生活垃圾典型组分的等温热解特性研究

通过自行设计的能进行大物量热重分析的实验装置,对垃圾典型组分(纸屑、木屑、织物、塑料、橡胶和厨余)及其模化组合的快速热解特性进行了实验研究。列出了单组分热解实验部分的实验结果,并同程序升温热解的实验结果进行比较,得出它们的异同之处。     

垃圾衍生燃料热解热重实验研究

本实验用热重分析法对含75%布、含50%、67%、75%、100%生活垃圾的RDF样品的热解进行研究,通过分析不同热解终温、不同升温速率、不同物料比、添加污泥与添加废石灰对RDF热解过程的影响,分析TG和DTG曲线的变化和特征点温度及不同阶段样品质量变化,计算热解率,研究表明,①热解终温增加,TG曲线向低温区移动,热解率增大,其中最大可达98.6%;②升温速率增加,热解反应向高温区移动,说明升温速率越低,越有利于热解反应进行;③对于生活垃圾与生物质不同配比的RDF热解,生活垃圾比重的增加导致TG曲线向高温区移动,挥发分析出温度延后;④添加污泥的RDF与添加废石灰的RDF相比,热解更充分,热解率由77.14%上升到92.46%。     

不同温度时煤热解中HCN／NH3的析出与CFB锅炉中NOx生成的关联性研究

为研究快速热解时煤中HCN／NH3的析出规律与燃用此煤的循环流化床锅炉NOx生成趋势的关联性,一方面在高温沉降炉上,定速率给煤粉在830,880和930℃的温度下热解,分析产物中HCN／NH,的析出规律;另一方面在CFB锅炉上,稳定煤量时调整床温在830,880和930℃下运行,分析烟气中NOx的生成趋势,研究两方面的关联性。研究表明：随着温度的增加,HCN的热解析出量先略微减小后增加,NH,是先增加后减少,煤中不同的氮大量热分解产生HCN／NH,的温度区间不同。随着温度的增加,热解中析出的NOx前驱物与锅炉中生成的NOx均增加。煤样中Nq前驱物的热解析出规律随温度增加的变化会引起CFB锅炉生成NOx的增加,认为燃煤CFB锅炉存在一个NO。转化临界温度。