城市垃圾在回转窑中热解：热解焦油特性研究

利用自行设计制造的外热式回转窑以ＰＥ塑料、废轮胎和木块为试验物料进行了一系列热解试验。对热解焦油进行了旋分分析,元素分析和ＧＣ－ＭＳ分析。考察了热解终温对焦油产量、焦油族分及Ｃ、Ｈ等元素的含量的影响,并对ＰＥ塑料的热解焦油的化合物组成进行了分析,研究表明,在试验温度范围内,热解终温对试验物料的焦油产量和焦油族分有明显影响;ＰＥ塑料和废轮胎焦油的Ｃ／Ｈ原子比为０．４２－０．８２,具有较好的加工性能,     

城市生活垃圾热解焦对热解焦油的影响

为研究城市生活垃圾热解焦对城市生活垃圾热解焦油的影响,采用固定床对添加不同比例的城市生活垃圾热解焦的城市生活垃圾进行热解实验。实验结果表明:未添加热解焦时,城市生活垃圾热解焦油产率为38.38%;当热解焦添加比例为30%时,焦油产率为31.79%,焦油中的O/C由0.20下降到0.10,焦油热值由30.24 MJ/kg升高到35.81 MJ/kg;当热解焦添加量超过30%时,热解焦对热解焦油品质的改善作用减弱。利用GC-MS对热解焦油分析发现,热解焦添加比例为30%时,热解焦油中醇类和羧酸类分别下降了19.18%和13.73%,酯类和脂肪烃类分别增加了27.69%和5.63%。热解焦明显改善了热解焦油的品质,实现了一定程度的轻质化。     

稻壳连续热解特性研究

在自行研制的生物质连续热解反应装置上进行稻壳连续热解和二次裂解实验研究。随着稻壳热解温度的提高,炭产率降低,气体产率增加,液体产率先增加后减少;随着滞留时间的减少,炭产率、液体产率增加,气体产率减少。稻壳热解气以CO2和CO为主,且二者为竞争关系,热解温度提高,CO2产量降低,CH4、H2、C2H4、C2H6产量增加,CO的产率变化不大;滞留时间对热解气组分影响不大。二次裂解温度提高,裂解气中的H2、CH4、C2H4含量明显增加,二次裂解温度为800℃时,H2产率达到12%。稻壳500℃热解挥发物600℃二次裂解木醋液中醋酸含量高达49.44%,焦油中检测到的物质主要为丙酮和异丙醇。     

生物质热解炭化及其成型提质研究

在不同温度下对木屑进行热解实验,分析热解炭的特性,对热解炭进行压缩成型并分析成型炭的品质特性及燃烧特性。结果表明:随着热解温度的升高,生物炭的热值由最初的22.46增至29.40 MJ/kg,同时生物炭中无机元素含有率降低,含氧官能团逐渐减少,生物炭的疏水性能得到改善。而成型炭块的体积密度、抗压强度均随热解温度的升高先有所降低后又明显升高,成型炭的能量密度也有明显提升。550～650℃下热解木屑,制备得到的生物炭热值较高,碱金属元素含量较低,压缩后成型炭具有较好的燃烧性能,是一种较为理想的成型燃料。     

不同作物秸秆热解及其差异性分析

以水稻、小麦、玉米、棉花、油菜5种农作物秸秆为研究对象,采用管式炉对其进行热解实验,探讨热解产气量的差异性。实验结果表明在5种生物质秸中,油菜秸热解产气率为0.28 L/g,热解产物中的CO和H2气体含量分别为31.6%和26.3%,原料热值与热解燃气中可燃气体的低位热值分别为12345.84 kJ/kg和10.51 MJ/m3,5项值在5种秸秆中均为最高。5种秸秆样品的SEM照片显示其表质层分布和筛管结构形状、大小均不相同;样品的C元素含量、O/C原子比率及颗粒结构的差异会影响其热解产气总量与产物中CO气体含量。     

块状废轮胎固定床热解特性实验研究

国内外对于废旧轮胎热解的研究大多集中在对轮胎小颗粒的探索上,对于破碎成本较低的大块状轮胎的热解较少有人涉及.为了探究块状轮胎的热解特性,文章在外热式固定床热解炉上进行了不同热解温度下块状废轮胎热解特性的实验研究.结果表明:块状废轮胎热解产生的燃气成分主要为CH4,H2以及大分子烃类CnHm,且其燃气产率随热解温度的升高而增加.当热解温度高于550℃时,热解产物CnHm有二次裂解现象,热解产生的燃气具有较高热值;热解温度为600℃时,燃气热值可以达到26 MJ/m3;随着热解温度的提高,热解炭中挥发分含量减少,固定碳含量略有增加,热解温度对热解油及热解气产率影响明显.与小颗粒轮胎相比,块状轮胎热解气中小分子气体CH4,H2等含量相对较少,而大分子烃类含量相对较多.热解产物产率方面,热解炭和热解气的产率更大,焦油产率降低.     

TG-MS联用研究生物质的热解特性

采用TG-MG技术研究稻秆、稻壳和玉米芯的热解特性。采用活化热解区与消极热解区法、热解特性指数法分析了3种生物质的热解特性,质谱分析重点关注热解过程中不凝性气体和焦油产物的形成。结果表明:(1)含木质素较低的秸秆类生物质在消极区的热解不活跃;在同升温速率下,3种生物质的热解难易程度为:玉米秆玉米芯稻秆;(2)含氧气体量大大高于烃类和H2,H2O是所有试样中的主要产物;在相同实验条件下,稻秆热解生成H2O最多,而生成焦油量最少;而玉米秆和玉米芯生成少量H2O和大量焦油;对于不可凝性气体产物,CO和CO2是主要的气体产物,而H2和CH4只占小部分;(3)焦油的主要产物为苯、甲苯和苯酚,除苯在550℃后还有析出外,其余芳香烃产物的析出范围均为300℃~550℃。     

中药生物质原料与药渣热解特性对比研究

以饮料厂副产物中药渣、单成分中药材及其蒸煮残渣作为研究对象,分析因蒸煮作用导致的燃料理化性质差异,通过热重、管式炉等实验手段以及气相色谱仪、气相色谱-质谱联用仪等测试手段研究中药渣的热解气液固产物特性。结果表明:相比于中药材,药渣的挥发分有所提高,Na、K、Mg、Cl、Si等元素含量降低;基本有机官能团变化不大;蒸煮后,药渣的最大失重速率提高且失重峰向高温区移动,热解残余率降低;相同温度下,热解气热值蒸煮前后(15.04～18.57 MJ/m~3)变化较小,但比麦秆热解气热值(10.63～16.23 MJ/m~3)高;蒸煮后,相同温度下药渣的热解液相产率较高(55.72%～61.92%),而焦油中苯酚的相对含量降低;相同温度下,蒸煮会降低药材的固体产率(27.62%～30.76%),但有利于增加药渣热解半焦比表面积,进而有利于热解半焦的气化反应。     

杨木微波热解产气特性实验研究

以杨木为研究对象,利用自行设计的钟罩式生物质微波热解实验装置,研究杨木在不同微波功率下热解的产气特性,探讨微波功率和热解终温对热解过程产气成分、产气率和热值的影响规律,并引入热解气化效率概念。实验结果表明:在不同温度段,杨木微波热解产生的气体各组分体积分数的相对大小有差异,微波功率增加,对CO、CO2和CH4的产生起到一定的促进作用,而对H2的产生影响不明显。随着热解终温的升高,热解产气中CO、CO2、CH4和H2的体积分数均有所增加。提高微波功率和热解终温均可提升热解产气率,增大产气热值峰值,提高热解气化效率。     

生物质废弃物在回转窑内热解研究--Ⅰ.热解条件对热解产物分布的影响

研究了生物质类废弃物在回转窑内的热解特性,讨论了物料种类,热解终温,加热方式,给料粒径和含水率对热解产物分布的影响。物料挥发份和热解终温高,加热快,粒径小,有利于燃气产率的提高以及炭产率的降低,而水分的提高会提高焦油的产率并降低炭的产率。同时,还研究了回转窑内的温升特性和热解气体的瞬态析出特性。     

高含灰量海藻热解产物及热解特性研究

对高含灰海藻进行水洗和酸洗预处理,比较了预处理前后海藻的基本特性及在700℃时管式炉热解产物成份,并进行了动力学特性分析。结果表明:高含灰海藻酸处理后,含灰量由34.9%降为12.4%,有机挥发份从56%升为64%,热值由8.89MJ/kg上升为17.65MJ/kg;高含灰量对海藻热解有明显影响作用,处理前海藻有机物有两次降解峰,而水洗和酸洗后海藻在500℃以下几乎降解完全;海藻在700℃时,热解产气率(87mL/g)低,焦油含量少(15%),经水洗和酸洗后的原料产气率高(195mL/kg),焦油得率36%;通过建立热解动力学模型,得到了原料的活化能E和频率因子。     

木块在回转窑内热解特性的试验研究

利用自行设计的外热式回转窑热解试验装置系统,对广泛存在于生物质及城市固体废弃物中的木块进行了热解试验,考察了木块在回转窑内的温度变化、木块含水率及粒度对热解过程的影响以及热解过程中气体成分及热值的变化,并对影响热解过程的一些重要因素进行了分析和讨论     

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.     

热解温度对污泥热解半焦产率与特性影响的研究

利用固定床反应器对3种不同来源的污泥进行热解,研究了热解终温对污泥热解半焦产率、热值和比表面积的影响。研究结果表明：随着热解终温的提高,污泥热解半焦的产率逐渐降低;随着半焦中挥发分的减少和灰分含量的增加,半焦的热值降低;半焦的比表面积呈现先增加后降低的趋势,3种污泥在热解终温分别为900,800,700℃时获得的半焦比表面积达到最大值,分别为64．88,44．26,23．75m^2／g。     

快速外热式热解工艺对生物质热解产物的影响

焦油一直是生物质热解技术发展的瓶颈。文中研究了快速外热式热解工艺对生物质热解产物的影响。研究表明:快速外热式热解工艺可以有效地避免常规热解过程中出现的原料夹生问题,缩短从加料到开始热解的时间,减少温度上升期间焦油的产生;由于热解温度高,速度快,大分子芳香族化合物发生二次热解,支链断裂生成小分子的烷、氢等物质,提高了热解气的产率和热值;焦油中CmHn等较大分子通过热解和重整的方式变成生物质气,降低了热解产物中焦油含量;热解过程中,由于生物质炭中的芳香族化合物分解成小分子的烷烃、烯烃等进入生物质燃气中,剩余的主要是固定碳,所以生物质炭的产率较低,其它物相与灰烬的相同。     

废弃印刷线路板真空热解产物的研究

自行设计热解装置,对废弃印刷线路板进行了真空热解,并对热解产物进行了分析。在热解终温550℃,升温速率10℃/min的条件下,得到的热解产物中液、气体、固三种产物的质量分数分别为18.13%、8.5%以及73.37%。对热解液体进行常压蒸馏后进行气相色谱—质谱联用分析,发现热解油中主要成分为苯酚和4-异丙基苯酚,且主要分布于110~230℃的馏分中,而110~230℃的馏分可以占到热解液体产物的50%以上,热解液体中水分含量17.32%左右,同时检测到2-溴苯酚的存在。而热解气体产物通过气相色谱检测,发现主要成分为CH4、H2、CO、CO2等,其中CO2主要生成于反应的初期,随着热解温度的升高,CO2含量急剧下降,而CH4和H2的含量快速上升。热解气中可燃性高热值气体含量高,可以通过燃烧实现热量回收。     

生物质热解煤气中焦油含量的影响因素

采用稻杆、稻壳和木屑作为原料，对生物质材料热解产生的煤气中的焦油含量进行了系统研究。采用冷态捕集方法进行焦油取样；焦油样品用重度分析方法确定煤气中焦油含量。结果表明，由于各种生物质原料的组成及结构不同，热解煤气中，焦油含量存在较大差异，热解温度由550℃升高到900℃以上，热解煤气中焦油含量迅速下降，下降幅度甚至达到70％，随生物质原料在热解反应器内滞留时间的延长，焦油含量也下降，同时给出并分析了焦油含量随热解温度和滞留时间变化的情况。     

不同热解温度下稻壳炭的理化特性分析

以稻壳为原料,分别在400,500,600℃条件下热解制备生物炭,通过工业分析和对粒径分布、炭得率、碘吸附值、亚甲基蓝吸附值等指标的测定,以及扫描电镜(SEM)的观察和红外光谱的分析,系统研究了热解温度对稻壳炭理化特性的影响。研究表明,随着热解温度的升高,稻壳炭中的小粒径颗粒所占比例增大;从其组成来看,炭得率和挥发分含量不断降低,而灰分和固定碳含量呈上升趋势。从碘和亚甲基蓝吸附值的变化和扫描电镜观察结果可以看出,随着热解温度的升高,稻壳炭的孔隙结构更为发达。红外光谱分析证实,随着温度的升高,稻壳炭中的官能团数量下降,种类逐渐减少,低温热解所获炭中各类官能团更为丰富。     

生物质热解过程中焦炭物化结构演变特性

利用比表面积孔径分析仪测定生物质热解焦炭的氮气等温吸附曲线并得到结构和孔径分布特性,同时对焦炭的形貌和微区化学组成进行深入分析。研究表明:随着热解终温的升高,生物质焦炭的孔隙结构变得复杂,600℃时焦炭的孔隙结构、比表面积和吸附特性较好,1000℃时出现孔坍塌和融合现象,稻壳焦炭微区元素主要是C、O、Si和K,并在800℃时表面存在硅化物和碳化物两种不同的结构。     

裂解温度对生物质热解焦油成分的影响

以锯末粉体为生物质热解焦油研究对象,研究了热解温度对焦油产量和焦油化学成分的影响规律,结果表明,热解温度为500℃时,生物质热解产生的焦油量最大,温度过高或过低都有利于焦油的减少。不同热解温度下,焦油中碳氢化合物的成分主要是芳香烃和少量的脂肪烃,含氧化合物主要是苯酚及其烷基衍生物,含氮化合物主要是吡啶、吡咯及其烷基衍生物等杂环化合物。