成型炭化过程对磷酸-污泥-木屑成型炭性能的影响

以杉木屑和污泥为原料,磷酸为添加剂,探讨成型温度（70~100 ℃）、成型压力（80~110 MPa）和炭化温度（300~600 ℃）对磷酸-污泥-杉木屑成型炭物理性能和产率的影响,并对物理性能最佳的成型炭进行燃烧特性分析和重金属分析。结果表明,成型温度与成型压力对成型炭物理性能的影响相似,随着成型压力的增大和成型温度的升高成型炭物理性能均先升高后下降,炭化温度对成型炭物理性能影响较复杂。经80 ℃和100 MPa成型后再经500 ℃炭化制得的成型炭表观密度与抗压强度最大,分别为1279.0 kg/m³和18.7 MPa,均远高于商用烧烤炭。成型炭产率随炭化温度的升高而减小,由300 ℃的72.0%减至600 ℃的52.2%。较高的成型炭物理性能和产率可在一定程度上降低储存和运输成本,实现生物质废弃物的高效利用。     

成型生物质高温炭化及成型炭理化性能研究

分别将棉杆、木屑两种单一的生物质原料及其混合原料成型(炭化压力60 MPa)造粒,并于固定床热解炉内对成型生物质进行炭化实验,分析炭化温度(400、500和600℃)及棉杆的掺混比例对成型炭理化性能的影响。研究表明:物理特性方面,随着炭化温度的升高,生物质成型炭的表观密度和抗压强度均呈先减小后增大的趋势;相同炭化温度条件下,随着棉杆掺混比例的增加,成型炭的表观密度增大,但抗压强度呈先减小后增大的趋势;化学特性方面,随着炭化温度的升高,成型炭的热值增加,但燃烧特性变差,灰分产率增加;随着棉杆掺混比例的增加,成型炭的燃烧特性改善,但热值降低,灰分产率增加;通过先成型再炭化制得的成型炭灰分和固定碳产率均优于欧盟标准EN1860-2:2005;在炭化温度为400、500和600℃时成型生物质中至少含有20%、40%和60%的棉杆可使其燃烧特性指标优于商用烧烤炭。     

木质素热解制备焦炭的试验研究

利用管式炉热解装置在不同温度下对工业废弃的木质素进行热解制备焦炭的试验研究,对热解焦炭的产率和各项指标进行了分析。结果表明:当热解温度从300℃升高至700℃时,焦炭产率从72.94%下降至39.79%;焦炭中固定碳含量不断升高,热值从29.19 MJ/kg逐步升高至31.62 MJ/kg;当热解温度从300℃升高至600℃时,焦炭的比表面积从0.47 m2/g迅速升至13.63 m2/g,碘吸附值由185.51 mg/g增大到320.64 mg/g,而随着热解温度继续升至700℃时,焦炭的比表面积和碘吸附值迅速降低。因此,热解温度有利于焦炭品质和吸附性能的提高,但过高的热解温度会对焦炭的吸附性能起到一定的抑制作用。     

毛竹热解炭化演化过程的研究

文章利用高温管式炉对毛竹进行热解炭化,研究毛竹在100～500℃的热解温度下的炭产率及炭产品物化特性的演化过程。利用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜分析(SEM),N2-absorption、傅里叶红外光谱(FTIR)等分析方法研究毛竹热解炭的特性,考察热解温度对竹炭品质的影响,以反映其炭化的演化过程。实验结果表明:当热解温度升高至350℃时,竹炭的质量和固体物质所占的比例基本趋于稳定,分别为2.55 g和25.5%;当热解温度为350℃时,竹炭的高位热值(29.407 MJ/kg)和比表面积(2.93 cm~2/g)均达到最大值;当热解温度为350～400℃时,竹炭中的纤维素、半纤维素已基本热解完全,当热解温度超过400℃后,竹炭的FT-IR曲线已接近平稳;随着热解温度的逐渐升高,竹炭表面的孔隙逐渐增多,若热解温度过高,会导致竹炭表面的孔隙过大并出现断裂。     

废轮胎中试回转窑热解炭特性分析

采用中试回转窑热解装置对废轮胎进行了热解研究，在450—650℃热解试验温度范围内，热解炭产率约为39%—44%。热解炭的工业及元素分析显示，热解炭中灰分含量高达10％以上；含量最多的金属元素是Zn和Fe；热解炭S含量2．2%—2．6％左右，轮胎原料中S元素约75%留在热解炭中，因此热解过程中排放出的气体硫化物很少。此外，探讨了热解炭孔容积分布和温度对比表面积的影响，在450—550℃，热解炭比表面积随热解温度升高而增大；温度继续升高，比表面积变化不大，在孔半径约为25nm处，热解炭比孔容积有最大值。     

生物质在高温下的动态热解及元素析出特性

利用管式炉在800~1 200℃的温度下对麦草、稻草和元宝煤进行高温热解,并通过红外光谱分析仪和氢气分析仪对析出气体的成分进行测量,研究结果表明:麦草和稻草的NH_3,HCN,H_2和主要烷烃气体的析出曲线均呈现为单峰状,其中,H_2最晚析出且析出时间最长;随着热解温度的升高,麦草和稻草的NH_3,CH_4和C_2H_4析出量均逐渐减小,H_2析出量逐渐增大且增速快于元宝煤,当热解温度约为1 100℃时,麦草和稻草的HCN析出量均达到最大值;当热解温度约为1 010℃时,稻草的C_2H_2和C_6H_6析出量最大,而麦草的C_2H_2和C_6H_6最大析出量对应的热解温度分别约为1 030,1 060℃;麦草和稻草析出气体的碳元素质量分数均随着热解温度的升高而逐渐减小,氢元素质量分数在热解温度为1 000℃时最小,氮元素质量分数在热解温度为900℃时最大,麦草析出气体的氧元素质量分数随着热解温度的升高而逐渐增大,而稻草析出气体的氧元素质量分数在热解温度为1 000℃时最大。     

核桃壳热裂解产物有机结构演变规律

采用TG-FTIR、Py-GC/MS对核桃壳热裂解过程及产物进行研究,利用1H-NMR和13C-NMR对热解炭结构进行分析,探讨热裂解产物有机结构演变规律。结果表明:核桃壳热裂解分为干燥脱水,快速热裂解和残余物缓慢热裂解三个阶段,快速热裂解阶段是主反应阶段,失重可达总失重的89%。不同热解温度下的液态产物成分不同,且随着热裂解温度的升高,低温下形成的热解液会发生二次反应生成新的热解液成分,热解温度由400℃升至600℃,液态产物完成了由酚类、醇类、酸类向酯类、芳香类的转化。升温核桃壳热裂解过程中的气态产物为H_2O,CO_2,CH_4和CO,在357℃时达到最大产量。随着热解温度由300℃升高到800℃,核桃壳热解炭由以苯环、烷烃链、甲氧基、羟基、羰基为主要结构转化为90%以上的芳香结构。     

基于化工流程模拟平台的生物质移动床热解多联产系统模拟研究

在Aspen Plus平台上构建生物质移动床热解多联产系统模型,通过对秸秆热解过程的模拟,研究了生物炭、生物油和生物燃气三态热解产物特性,以及热解温度对系统燃料投入、水耗和电耗的影响。结果表明,随热解温度升高,生物炭热值逐渐增大。生物油和生物燃气的产率分别在450℃和650℃附近达到最大值。当热解温度为450℃时,生物油重质组分主要由糖衍生类和脂肪酸类物质构成,而轻质组分主要包括醛类、醇类和水;当热解温度为650℃时,生物燃气则主要由CO₂和CO构成。生产过程中,系统的燃料消耗和电耗均随着热解温度的升高而增大,冷却水消耗量则经历先减少后增加的过程,并在450℃附近达到最小值。     

利用Py-GC/MS研究温度和时间对杨木粉催化热解制芳烃的影响

文章以ZSM-5分子筛为催化剂,采用Py-GC/MS反应装置研究不同反应条件(热解温度和热解时间)下杨木粉催化热解制备芳香烃类化合物的反应性能,并重点分析芳香烃化合物的组成及其产率随反应条件的变化。研究结果表明:ZSM-5分子筛催化剂能够显著提高芳香烃类化合物的产率;当热解时间固定为25 s,热解温度为400~800℃时,芳香烃类化合物均为主要产物,当热解温度为600℃时,芳香烃类化合物的产率最高,随着热解温度的继续升高,芳香烃类化合物的产率先降低后增加;当热解温度固定为600℃时,芳香烃类化合物的产率在热解时间为25 s时达到最大值,并随着热解时间的继续延长先降低后增加。     

不同类型秸秆生物炭的燃烧特性与动力学分析

研究不同热解温度、粒度、种类的秸秆生物炭的燃烧特性,并进行动力学分析。结果表明,随着热解温度升高,秸秆生物炭的固定碳、C和高位热值均增加,综合燃烧指数减小,燃烧向高温区移动,活化能增大。随着升温速率增高,生物炭综合燃烧指数增大,活化能降低。生物炭着火温度为260～395℃,燃尽温度为480～555℃,500℃制备的生物炭燃烧特性最好,活化能为48～65 kJ/mol。超微生物炭的着火温度、燃尽温度和活化能最低,综合燃烧指数最高,棉花秸秆生物炭更适合作固体燃料。