污泥和脱灰污泥的热解特性及NOx前驱物的转化研究

利用热重-质谱联用技术(TG-MS)研究污泥及脱灰污泥热解特性及NH_3等含NOx前驱物释放规律,结果表明:污泥脱灰后,样品热解起始温度、NH_3、HCN、HNCO、CH_3CN等NOx前驱物析出温度均升高。同时,在750～900℃均并未出现明显失重,热解过程总失重率远远高于原污泥。由于脱灰污泥所含矿物质已被大部分脱除,不再留存于污泥及焦炭中,N_2在610℃后的高温段并未见析出。除此之外,HCN、HNCO、CH_3CN、H_2等气体均在高温段升高。     

污水污泥在流化床中快速热解制油

采用流化床污泥热解制油系统,在300～600℃进行污泥快速热解试验,研究了污泥在不同热解温度下的热解特性.结果表明,随着反应温度的提高,残炭的产率减少,不凝结气体产率增加,热解油产率在300～500℃以下随着反应温度的升高逐渐增加,在500℃时达到最大值46.31%,随后逐渐减少;不凝结气体主要由CO_2、CO、H_2、CH_4、C2H_4、C2H_6、C_3H_6和C_3H_8等组成,各成分随反应温度的升高呈规律性变化;通过GC-MS联用分析技术,对热解油中的29种含量(峰面积百分比)大于1%的成分进行了定性分析,400℃时热解油中酯类的含量(峰面积百分比)占绝对优势,而在600℃时,烯烃的含量(峰面积百分比)最多,各种组分的分布较400℃时均匀.     

小球藻与准东煤共热解特性及NO_x前驱物释放规律

利用热重-质谱联用(TG-MS)技术对小球藻与准东煤进行共热解实验,研究小球藻质量分数分别为20%、40%、60%时混合物热解特性及主要NO_x前驱物的释放规律。研究结果表明:小球藻与准东煤共热解存在协同作用,可促使两种物质热分解的起始温度和终止温度降低,增强各自热解活性;准东煤热解时部分HCN会转化为NH_3,而小球藻热解时会有部分NH_3转化为HCN,共热解时促使上述两种相反转化趋势的因素同时存在且相互影响,从而使NH_3和HCN释放总量迅速减小;当小球藻质量分数为20%时,小球藻与准东煤共热解协同作用最强,且对NH_3和HCN释放量的抑制作用也最大。     

超细煤粉快速热解轻质烃释放规律与机理分析

为了更详细地了解超细煤粉在热解时的反应机理,在高温管式沉降炉中,当炉膛温度为1 030℃、1 130℃、1 210℃和1 310℃时对煤粉进行快速热解实验,并测定热解气中轻质烃各组分的释放量。结果表明:随着煤粉粒径的减小,在大多数热解温度下轻质烃中CH_4,C_2(C_2H_2、C_2H_4、C_2H_6)和C_3H_8释放量先增加后减少;低阶煤的轻质烃释放量大于高阶煤;热解气氛对热解产物的释放量影响较大,CO_2气氛下轻质烃各组分的释放量明显小于N_2气氛下。     

超细煤粉热解时轻质烃的析出规律

在管式炉中,分别进行程序升温热解,利用气相色谱对热解气中的轻质烃组分进行分析．分析结果表明：在相同热解条件下,轻质烃的热解析出量随着煤种碳化程度的增高而减少；轻质烃热解析出高峰的温度随着煤粉平均粒径((?))的减小而逐渐降低；热解产物轻质烃的主要成分是CH_4,而C_2(C_2H_4、C_2H_6)、C_3(C_3H_6、C_3H_8)和C_4H_(10)的析出量相对很少；超细煤粉热解时,对于轻质烃热解析出总量存在一个最佳临界饱和粒径(d_c)．当(?)＞d_c时,轻质烃热解析出总量随粒径的减小而增大；当(?)≤d_c时,轻质烃热解析出总量随粒径的减小变化不大,趋于饱和．     

自由落下床中稻草与煤高温快速共热解特性研究

在自由落下床中对稻草、神府烟煤、凤矿无烟煤以及稻草与两种煤的混合物进行高温快速共热解试验,考察不同热解温度、不同稻草质量掺混比下稻草与煤共热解过程中的协同作用。研究结果表明:随着稻草质量掺混比的增大,热解气总产率逐渐增大,热解焦产率逐渐减小;热解产物产率的实际值与理论值不同,800℃共热解时焦油产率高于理论值,协同作用促进焦油的生成;1000~1400℃时气体总产率高于理论值,协同作用促进气体的生成;在800℃时热解气中CO的生成受到抑制,高于1000℃时,共热解促进CO、H_2的生成。稻草与神府烟煤共热解焦的反应活性明显高于稻草与凤矿无烟煤共热解焦;当稻草质量掺混比为40%、60%时共热解焦活性降低,当稻草质量掺混比大于60%时,共热解焦的反应活性则逐渐提高。     

CO_2气氛中超细煤粉热解含氮气体释放规律

在固定床反应器上进行了CO2气氛中内蒙古褐煤的热解/气化试验,对含氮气体和CO析出特性进行了连续在线测量,考察了温度、粒径和气氛等因素的影响.结果表明,气氛对于气化反应特性和含氮气体的析出特性有较大影响且在高温区更为明显;煤样与CO2的气化反应在550,℃之后显著加快.CO2气氛下煤中氮主要以NH3、HCN和N2O形式析出,而N2气氛下主要是以NH3、HCN和NO形式析出;不同粒径的煤粉热解时HCN和NH3析出曲线相似且差距不大,N2O析出量随粒径增大稍有增加.     

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.     

煤粉高温热解动态特性及各元素析出特性

针对典型的无烟煤(阳泉煤)和褐煤(凤水沟煤),采用层流床反应器进行了800～1 200℃高温热解研究,得到了主要气体产物的动态析出特性及碳、氢和氮元素析出规律.NH<,3>、HCN、CIL、CO、C<,2>H<,4>和C<,2>H<,2>等成分在热解前期和中期析出,而H<,2>析出主要发生在热解中后期.凤水沟煤HCN析...     

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。     

生物质热解过程中氮转化规律的试验研究

采用TG-FTIR联用技术在氩气氛围下研究稻草、麦秆、杨木3种生物质热解过程中4种主要的含氮组分NH3、HCN、HNCO及NO的释放特性,并考察焦炭-N的产率。结果表明:在所选取的3种生物质热解过程中,4种含氮组分的释放趋势均与TG-DTG曲线一致,热解后期(温度高于500℃)释放较少;不同生物质热解,4种含氮组分的释放规律有较大差异,且相对产量分布不同。3种生物质NH3和HCN的相对产量明显高于HNCO和NO,NH3最高,HCN次之,两者之和占70%以上。随着生物质中H/N质量比的增大,NH3的相对产量增加,HCN的相对产量先增加后减少,HCN/NH3物质的量之比逐渐减小。杨木热解过程中气相氮释放较少,燃料氮81.50%存在于焦炭中,而稻草和麦秆中大部分燃料氮随挥发分析出,焦炭氮产率分别为29.97%和33.45%。     

污泥-花生壳共热解气相产物研究

采用外热式反应釜,以CH_3COOK为催化剂进行污泥-花生壳共热解气相产物的研究。考察花生壳添加量、热解温度、催化剂添加量、热解时间对共热解气相产物的产率、组成和热值的影响。研究结果表明:随着花生壳添加量的增加,气相产物的产率和热值均先增大后减小,花生壳添加量为80%时,气体热值达到最大,CH_4体积百分数达到10.57%;随着热解温度的升高,气相产物的产率和热值均先增大后减小,H_2体积百分数呈增大趋势,热解温度为600℃时,气体热值达到最大,CH_4体积百分数达到21.86%;随着催化剂添加量的增加,气相产物的产率和热值均先增大后减小,催化剂添加量为6%时气体热值达到最大;随着热解时间的延长,气相产率迅速增大后趋于平缓,气体热值缓慢增大后减小,热解时间为150 min时,气体热值达到最大值27.92MJ/m3,CH_4体积百分数达到28.33%。     

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.     

竹屑热解过程及产物特征研究

以竹屑为原料,选择250~950℃温度范围,在小型固定床反应器上探究竹材热解过程及产物特征。研究发现:随着热解温度的升高,固体焦炭产率减小,气体产率规律与之相反,液体产率先增后减,且在450℃时达到最大(52.28%)。固体焦炭中化学官能团的种类随温度的升高逐渐减少,含量随之减小,650℃之后除苯环结构外,基本无其他官能团,说明竹屑热解主要发生在650℃之前。在较低温度下,热解油中以呋喃类、醛酮类、酚类等含氧化合物为主,气体产物中主要以CO、CO_2为主,当温度超过750℃后,热解油以萘、苊等多环芳烃为主要含量,由于挥发分的二次裂解加剧,使CO和H_2体积分数增大,CH_4比例随温度变化缓慢。     

CaO吸附作用对石油焦-水蒸气气化的热力学分析

为提高石油焦气化产氢率与产甲烷率,基于Aspen plus软件建立石油焦-水蒸气气化模型,并引入氧化钙添加剂,研究气化温度、压力、CaO/石油焦质量比、H_2O/石油焦质量比对石油焦气化制取富氢气体与富甲烷气体的影响。结果表明,将氧化钙引入石油焦气化系统可以有效提高氢气和甲烷的体积分数,当CaO/石油焦质量比为3时氢气的体积分数可提高20个百分点,当CaO/石油焦质量比为1时甲烷的体积分数可提高15个百分点;增大水蒸气流量有利于制备富氢气体,而不利于制备富甲烷气体,石油焦气化制取甲烷的水蒸气最佳添加量为H_2O/石油焦质量比为1,制取氢气的水蒸气最佳添加量为H_2O/石油焦质量比为10;低温低压有利于制备富氢气体,石油焦-CaO气化制氢的最适宜温度为600~650℃,最适宜压力为0.1MPa;低温高压有利于制备富甲烷气体,石油焦-CaO气化制甲烷的最适宜温度为600~750℃,最适宜压力为1MPa。     

温度对生物质热解产物有机结构的影响

在管式炉上研究了生物质在不同温度下的热解过程,采用傅立叶红外光谱仪研究了热解温度对稻草热解固体产物半焦和液体产物焦油的有机结构变化的影响,用色质联用仪(GC/MS)分析了焦油的主要成分随温度的变化。研究表明,生物质的热解主要集中在200～600℃,高温有利于气体产物的析出,半焦的量及其所含的有机官能团(C=O,C=C,C-H,C-O和OH等)随热解温度的升高快速减少;焦油的量随温度的升高先增大后减小,在500℃时达到最大值,焦油中官能团的种类较稳定,但是吸收峰强度随温度的升高呈减弱的趋势。     

食用菌菌糠热解制油实验研究

利用自行搭建的上样量20kg/h的热解设备,对二次生物质食用菌菌糠进行热解实验,得到焦炭产率为37.00%,生物质油20.14%,气体产物为42.86%;热解总能耗为33 313.44 k J/kg,其中电能2 090.11k J/kg,液化石油气31 223.33 k J/kg。蒸馏后液体高沸点产物热值达17 143 J,约为0#柴油热值(40 184 J)的0.42倍,焦炭热值为18 143 J,约为标准煤热值(29 300 J)的0.62倍,与褐煤(16 700~21 000 J)相当。利用GC-MS(气-质联用)、FTIR(红外光谱)展开对菌糠热解气体、液体产物成分分析定性分析。分析结果显示热解气体产物主要以大于四个C原子的有机物为主(C_4H_8、C_5H_(10)O、C_6H_8O_2、C_6H_6、C_7H_8五种物质)。对生物质油进行130℃常压蒸馏,馏出组分主要为水。蒸馏之后高沸点组分主要含有醇、酚、醚、烯烃、酰胺、有机卤化物类物质,较一次生物质在500~600℃段热解产物有所不同的是,菌糠热解油中含有不饱和键的烯烃类,以及含有酰胺类物质。     

麦秆酶解残渣热解特性及动力学分析

对比分析了麦秆及其酶解残渣的基础物化特性,利用热重−红外联用技术研究了酶解残渣的热解反应过程及其主要气体产物的析出特性,并用混合反应模型计算了酶解残渣热解过程的表观动力学参数。结果表明,麦秆酶解残渣是一种富含木质素的高灰分、低热值的生物质原料,与麦秆原料相比,其热解过程相对平缓,主要失重温度区间为200℃ ~ 800℃,最大失重峰为350℃,与木质素的热解特性相近;提高升温速率可以使酶解残渣热解反应剩余产物质量明显减少,最大失重速率提高;热解主要气体产物中CH4析出的温度区间为400℃ ~ 700℃,CO和CO2在380℃、450℃和650℃都存在析出峰。动力学分析结果表明,酶解残渣热解过程在低温区（200℃ ~ 350℃）和高温区（350℃ ~ 800℃）分别遵循一级和二级反应动力学规律。     

粤西地区生物质热解特性及其动力学研究

以粤西地区生物质稻草、玉米秆、玉米芯、荔枝条及龙眼枝为研究对象,采用TG-DSC实验技术和差减微分法Freeman-Carroll,对其热解特性曲线和机理进行分析并计算热解特性参数及动力学参数。结果表明:试样稻草、荔枝条及龙眼枝均出现1个明显DTG峰,玉米芯出现3个明显DTG峰;玉米秆的半纤维素热解生成的"活性中间产物"再次以几乎相等的热解速率(即等DTG值)发生二次热解生成气体析出,导致在其2个DTG峰之间出现1个近似水平平滑的肩状峰;玉米芯、荔枝条及龙眼枝在高温热解区段出现DSC吸热峰;玉米秆低温段的挥发分初始析出温度、峰值温度以及半峰温度宽度均最小;草本类生物质较木质类生物质易于热分解;玉米秆和玉米芯热解的质量变化所占比例、挥发分综合释放特性指数、活化能及频率因子均随热解温度区段的升高而逐渐增大。     

基于响应面法的湿牛粪与稻草共热解产富氢燃气研究

采用Box-Benhnken试验方法,以稻草添加比例、热解温度、升温速率为自变量建立湿牛粪与稻草共热解过程中总产气率、H_2产率和燃气热值的响应面模型,并基于模型深入分析各自变量对响应值的影响与作用规律。结果表明,3个响应值的方差统计量均小于0.01,差异性高度显著,即响应面模型能准确描述各自变量与响应值之间的映射关系;热解温度的升高和升温速率的增大有利于提高总产气率和H_2产率,但燃气热值有一定减小,而随稻草添加比例的增大,总产气率和H_2产率相应减小且同时燃气热值增大;从操作因素对响应值影响的差异性水平来看,3个操作因素对总产气率和H_2产率作用的差异性显著程度为:热解温度稻草添加比例升温速率,而对燃气热值则为:稻草添加比例升温速率热解温度。