五彩湾煤半焦水热脱钠提质及其燃烧特性的演变

利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)分析新疆五彩湾原煤及其热解提质半焦中钠的赋存形式,考察了水热脱钠前后半焦的钠含量,采用热重分析仪和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)方法建立五彩湾煤焦燃烧反应动力学模型,获得半焦燃烧动力学参数并分析脱钠对半焦燃烧特性的影响。结果表明:五彩湾原煤及其半焦中钠的赋存形式以水溶性钠为主,半焦总脱钠率高于原煤,水溶性钠的存在不利于半焦燃烧。600 ℃热解半焦的水热脱钠率高达82.59%,在所有实验焦样中,经水热脱钠后的半焦燃烧特性指数最高,燃烧活性最好。     

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。     

低阶煤干燥过程水分析出动力学行为分析

使用热重分析仪对伊敏褐煤(YM煤)和天池能源次烟煤(TC煤)进行干燥过程实验研究,采用等转化率等方法对低阶煤热重数据进行分析,得到煤中水分析出活化能E。根据求得的活化能,由Achar方程和Coats-Redfern方程确定最概然机理函数,并确定干燥过程级数n和指前因子A。同时,采用差式扫描量热法(DSC)对煤中不同赋存形式的水分进行定量分析,以此验证热重分析结果。结果表明:低阶煤水分析出的活化能E为45~55 k J/mol,干燥过程遵循简单级数模型f(α)=(1-α)n,n≠1。YM煤水分析出活化能为53.28 k J/mol,干燥过程级数n=1.82~1.95,指前因子A=(3.52~3.96)×108s-1;TC煤水分析出活化能为47.44 k J/mol,干燥过程级数n=1.39~1.44,指前因子A=(6.62~8.17)×107s-1。DSC的定量分析结果表明,低阶煤中以自由水和弱束缚水为主的不稳定组分含量达到70%~80%。干燥过程中,自由水先析出,其析出活化能略高于纯水蒸发活化能;强束缚水在干燥末期析出,其析出活化能随干燥过程的进行急剧升高,且远大于纯水蒸发活化能。     

高碱煤燃烧过程中结渣机理研究进展

总结了高碱煤燃烧过程中结渣机理的研究现状,概述了高碱煤中碱金属的赋存形式及其在燃烧过程中的演变规律与高碱煤燃烧过程中的结渣机理.煤中赋存的碱金属化合物在燃烧过程中与烟气中的其他化合物反应生成气态的碱金属原子、碱金属硫酸盐、碱金属碳酸盐、碱金属氯化物、碱金属氢氧化物及固态或熔融态的含碱金属矿物质.硫酸钠及硫酸钙在受热面表面形成内白层并捕获烟气中灰颗粒,与之反应生成低熔点化合物,促进渣层的生长.硫酸钠及硫酸钙亦可在固态或熔融态的灰颗粒表面形成液态黏性的涂层.这种带有涂层的颗粒与烟气中含铁矿物质的颗粒加剧了结渣的形成.结合高碱煤结渣的特点,概述了高碱煤的结渣防治技术.     

木醋液制备及形成机理研究进展

生物质能具有来源广泛、绿色无污染、可再生和低廉易得等优点，开发高附加值产品对生物质资源多元化利用和解决能源危机具有重要的战略意义。木醋液是生物质热解制炭工艺中的高价值酸性副产物，已被广泛应用于农业、林业、畜牧业、工业和医药业等多个领域，均显现出正面的促进作用。本文综述了木醋液制备工艺、理化性质、分离方法及形成机理的研究进展，从生物质组分（半纤维素、纤维素和木质素）热解的角度阐述了木醋液中主要有机化合物的形成机理。木醋液颜色呈浅黄色或红褐色，密度为1.00~1.13g/cm³，pH为2.27~3.32，有机酸含量为2.07%~13.82%，热解温度170~350°C下制得的木醋液的物理及化学性质满足日本农用木醋液标准。文章指出木醋液富含酸类、酚类、酮类、呋喃类、醛类、醇类、酯类和醚类有机物，酸类化合物（主要是乙酸）和酚类化合物（主要是愈创木酚）使木醋液具备优良的抗微生物活性和抗氧化活性，并且酚类化合物使其具有烟熏气味的独特性质。联合不同单一分离法精制木醋液的效果最佳，可适用于不同领域的多种用途。在生物质热解过程中，游离水、吸附水和结合水随着温度升高依次析出，半纤维素、纤维素和木质素再分解成挥发性有机物质与水，共同冷凝后形成木醋液。但是，传统热解工艺制备得到木醋液的产率低及温度对成分含量的影响显著是限制木醋液发展的主要瓶颈。水热法是一种新兴的木醋液制备技术，其产率高，焦油成分少，包含的有机化合物种类更多。此外，从生物油中直接萃取也可快速制备含有相同有机组分的木醋液。因此，本文提出未来研究应着重于开发和研究高效且便捷的木醋液制备技术、分离技术及其机理，同时结合先进的催化技术与膜分离技术，以便利于制备高品质木醋液和直接地应用于不同领域，早日实现木醋液的规模化应用。     

棉秆水热及水热氧化过程水相产物分析研究

水热及水热氧化处理技术可改变生物质的特性，从而提高热解产物的品质及热解效率。本研究使用高压反应釜在180~280℃下对棉秆进行水热及水热氧化过程处理，使用色谱质谱联用仪、波美密度计及pH酸度计对比分析了水热过程水相产物（HTAP）及水热氧化过程水相产物（HOAP）的有机组分、折光指数和pH。结果表明，HOAP中酸类有机物含量最高时的温度（200℃）低于HTAP（230℃）。200~230℃下HOAP中酚类化合物的含量明显高于HTAP。水热氧化过程抑制了HOAP中酮类化合物的生成。180~280℃下HOAP的折光指数高于HTAP，且随着温度增加而下降。HOAP的pH随着温度的升高而增加，并且180~260℃^{下HOAP的pH低于HTAP。HTAP与HOAP的理化性质和木醋液基本一致，有潜力应用于农业、林业等领域。}     

生物质成型炭燃烧特性研究

使用固定床反应器对成型棉秆、成型木屑及二者混合成型生物质进行炭化实验,利用快速氧弹量热仪、热重分析仪等对生物质炭的成型质量、着火温度、燃尽温度和综合燃烧系数S进行研究。应用Coats-Redfern积分法建立其氧化反应动力学模型,分析成型炭的反应动力学参数和燃烧机理。结果表明,随着炭化温度的升高(400～600℃),成型炭的热值提高,灰分产率增加,燃烧性能变差。相同炭化温度下,棉秆成型炭的燃烧性能优于木屑成型炭,但灰分高、热值低。在木屑中掺混棉秆可有效改善成型炭的燃烧性能。燃烧动力学方面,成型生物质炭化后,其燃烧过程由内扩散阻力控制的片状燃烧反应机理变成化学反应阻力控制的球状燃烧反应机理,反应活化能增加。通过先成型再炭化制得的成型炭,其灰分产率(4.9%～9.1%,wt)和固定碳产率(67.8%～83.8%,wt)均符合欧标要求,尤其灰分产率明显低于欧标;与商用机制烧烤炭相比,该成型炭燃烧性能优,反应活化能低(18.71～41.99 kJ/mol)。