生物质多联供系统在农村应用的可行性分析

某乡村拥有猪粪、秸秆等大量生物质能,为降低该地区玻璃厂的能源成本及污染物排放量,提出建立生物质多联供系统的改造方案。对改造前后生物质处理利用方式及玻璃厂用能方式进行探讨,比较改造前后玻璃厂二氧化硫、温室气体排放量。生物质多联供系统具有较高的环保、经济效益,在农村地区具有可行性。     

农业秸秆烘焙热分析

以稻杆、麦秆、棉杆、玉米杆为研究对象,采用热重红外联用方法(TG-FTIR)研究烘焙预处理对农业秸秆热分解特性及气体产物释放机制的影响。实验结果表明：在较低温度时(200～230℃),秸秆的热失重不是很明显,而随着温度进一步提高(＞260℃),秸秆中半纤维素分解剧烈,热失重明显,傅里叶转换红外光谱分析气相产物中主要为水分、CO2以及少量的酸、醇、醛、酮等含氧有机碳氢化合物。     

烘焙对农业秸秆燃烧特性的影响

为了探究烘焙对生物质燃烧特性以及燃烧机制的影响,研究了不同烘焙条件下典型秸秆的燃烧失重特性和放热行为。选择棉杆和稻杆为主要研究对象,采用热重分析仪与差热扫描量热仪连用分析了秸秆的燃烧特性。实验结果表明：秸秆燃烧过程主要包括脱水、挥发分和固定碳燃烧,经烘焙处理后,秸秆的着火温度明显降低,燃烧更为充分,并且燃烧放热量随着烘焙温度的提高而进一步加大。采用非等温积分法分析了烘焙秸秆的热动力学特性和燃烧机制,发现稻杆的挥发分燃烧过程为1级反应,稻秆主要为挥发分的燃烧,棉杆的活化能较高,并且主要是固定碳的燃烧。农业秸秆烘培预处理对其燃烧特性的改善有明显的作用。     

棉杆热解过程中焦孔隙结构演变及分形特征

为了解生物质热解过程中固体焦孔隙结构的演变行为,采用氮气等温吸附法研究了热解过程中棉杆颗粒孔隙结构的变化规律,并引入分形维数对其进行定量的描述.结果表明,热解过程中棉杆焦孔隙结构微孔与中孔先增多后减少,而大孔比例变化不大.棉杆热解焦的BET比表面积(SBET)随着热解温度的升高,经历了一个先增大后减小的过程,从450℃开始,SBET迅速增大,在650℃时达到最大值,而后逐渐减小.随着热解温度的升高,棉杆焦表面分形维数先增大后减小,表明棉杆焦在热解过程中孔隙表面经历了复杂的结构变化.分形维数与BET比表面积存在一定的关联性,且分形维数能更好地表征热解焦表面孔隙结构特征.     

热解过程中棕榈壳焦的物化结构演变特性

该文主要对生物质热解过程中焦炭物化结构的演变特性与转化机理进行分析研究。在固定床反应器上,以棕榈壳为样品,热解终温从300~1 000 ℃下制得焦炭,采用比表面积和孔径分析仪与傅里叶红外光谱仪等用对不同温度下所得焦炭的物化结构进行深入分析。研究发现煤焦的表面孔隙结构的形成和丰富主要集中在400~600 ℃,随着碳化温度的升高,孔面积先增大后减小,在约600 ℃有较高的比表面积;棕榈壳焦内的有机官能团(C＝O,C-C,C-H,C-O 和 OH等)的断裂和缩合也主要发生在中低温度段,同时固体焦内,碳的含量逐渐增加,而氢元素的含量逐渐减少。     

塑料催化热解制备高附加值产品的研究进展

塑料催化热解技术可定向或联产制备低碳烯烃、单环芳烃、碳纳米管（CNTs）和氢气等能源产品,其调控过程简单,且产物选择性好、附加值高,因而受到了广泛的关注。在较短的停留时间（＜1 s）和较高的反应温度（＞800℃）下,塑料热解可得到较高产率的烯烃单体,而芳烃产物的形成更依赖催化剂的酸位点和孔结构。Fe、Co、Ni基催化剂可将塑料热解产生的含碳挥发分转为CNTs和富氢气,其CNTs产率和氢转化效率可分别达到30%（质量）和90%以上。总结了塑料催化热解制备高附加值能源化工产品的研究进展,讨论总结了温度、停留时间、催化剂等因素对产物分布和品质的作用机制,并对各类产物形成机理和制备方法分别进行了回顾与展望。     

温度对烟杆热解炭、气、油联产特性的影响

烟杆热解多联产是烟杆高值化利用的重要选择之一。文中主要研究了烟杆热解转化过程中气液固产物的形成析出机制以及联产机制。研究发现随着热解温度的升高,气体产率直线增加,固体焦逐渐减少,液体油产率则在20%左右变化不大。在低温下,热解气主要为CO2和CO,随着温度的升高,CO、H2和CH4的量逐渐增大,且在700℃时CO高达35.65%,热解气热值也升高到12.53 MJ/m3,是较理想的气体燃料。液体油的组成较为复杂,其中吡啶类、酯类和一些酸类大分子有机物含量在低温下较高,而在高温下由于二次反应而使其含量降低,苯酚类和芳环类有机物均在高温下含量较高。随着温度的上升,焦炭中的有机官能团逐渐减少,在600℃后,烟杆基本热解完全。     

生物质双相溶剂体系制备5-羟甲基糠醛的过程强化研究进展

5-羟甲基糠醛（HMF）作为一种基于木质纤维素类生物质的重要平台化合物,是多类高价值化学品和液体燃料的前体,但因理化性质不稳定,其高效制备面临巨大挑战。单一溶剂体系中生物质降解所得HMF产率低且副产物多,在原反应相中加入有机溶剂实现反应过程中HMF的原位萃取可大幅提高其选择性,目前采用双相溶剂体系已成为研究主流。本文在介绍双相溶剂体系、有机溶剂、反应原料、催化剂等影响生物质液相降解制备HMF的基础上,揭示优化反应条件强化两相溶剂界面传质对提高产物产率和反应效率的重要作用,并围绕增强相界面扰动和优化溶剂体系两个主要方面,重点综述了基于传质强化的生物质两相溶剂体系降解制备HMF的研究现状,最后对未来发展趋势进行了展望。     

生物质燃料转化利用技术的现状、发展与锅炉行业的选择

介绍了生物质成型、生物质气化、生物质液化及热解多联产等几种常见的生物质转化技术。分析了生物质燃料在锅炉行业中的利用现状及存在的主要问题,并指出锅炉行业未来应立足生物质燃料的发展,并朝着原料绿色化、生产清洁化和产品智能化的方向发展。     

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。