生物质低温脱氧中产物特性变化及其反应动力学研究

对棉秆和玉米秆在200～390℃范围内的低温脱氧过程进行研究。分析其产物特性并对脱氧过程进行动力学分析,为进一步探索生物质低温脱氧的反应机理提供理论依据。结果发现与原样相比,390℃低温脱氧棉秆O/C和H/C分别降低78.5%和60.9%,390℃低温脱氧玉米秆O/C和玉米秆的热值分别提高36.4%和31.9%;棉秆与玉米秆在290～390℃时的失重比其在200～290℃时分别提高28.22%和52.28%;棉秆和玉米秆的热解可运用分级反应模型求其动力学参数,低温脱氧过程中棉秆和玉米秆的活化能分别为120.91、109.27 kJ/mol;生物质三组分可运用一级反应模型求其动力学参数,低温脱氧过程中半纤维素、纤维素、木质素的反应活化能分别为77.19、238.99、28.42 kJ/mol。     

氧浓度对生物质烘焙特性的影响

为探究烟气中氧浓度对生物质烘焙过程的影响,以麦秆为研究对象,在固定床反应器上进行温度及氧浓度下的烘焙实验。研究结果表明:随着氧浓度的增大,烘焙过程可分为3个阶段:氧浓度较低时(6%),主要为半纤维素的脱羧基和羰基化反应以及综纤维素的缓慢氧化;随着氧浓度的增加(6%),氧化反应加剧;当氧浓度10%时,氧化反应导致局部热量堆积,出现挥发分燃烧现象。烟气烘焙耐受氧浓度为6%,此时质量和能量产率分别保持在60%和70%之上。     

焦煤微波干燥特性及动力学研究

为探索焦煤微波干燥技术的基本理论,通过河南平煤八矿-焦煤微波干燥实验,研究焦煤颗粒粒径、微波功率和初始含水量对焦煤干燥特性的影响,利用薄层干燥动力学模型对实验数据进行拟合,探讨适于描述焦煤微波干燥动力学的最佳模型。结果表明,当焦煤粒径小于1 mm时,随着焦煤粒径、微波功率或初始含水量的增加,相同时间内煤样失水量增加,干燥速率增大;而随着粒径或微波功率的增大,干燥达到平衡的时间减少,但初始水分对干燥达到平衡的时间没有显著影响;焦煤微波干燥过程有一个非常短暂的预热升速阶段和恒速干燥阶段和一个长时间的降速干燥阶段,粒径、微波功率和初始水分越大,恒速干燥阶段越短暂;在常用薄层干燥动力学模型中,Diffusion approach模型是适于描述河南平煤八矿-焦煤微波干燥动力学的最佳模型。     

温度对玉米秆烘焙及热解的影响

为了研究生物质烘焙后冷却速度对其表面形貌及后续热解产生的影响,以不同温度（200、230、260、290 ℃）对玉米秆进行烘焙,并用快速冷却（TF）与缓慢冷却（TS）两种方式进行降温处理。采用扫描电镜（SEM）观察烘焙前后样品的表面形貌发现,TS样品表面相比同一烘焙温度下TF样品及原样表面更加疏松;将烘焙前后样品放入热重分析仪中进行热解实验得出,随着烘焙温度的升高,样品的最大失重速率总体呈下降趋势;同一烘焙温度下,TS样品与TF样品的最大失重速率相差不大,290 ℃烘焙温度下TS样品的最大失重速率最慢,为2.94%/℃;在200、230、290 ℃烘焙温度下TS样品的热解活化能均小于TF样品,260 ℃时则相反,且其TS样品的活化能最高,达到100.43 kJ/mol。