CO2吸附剂对生物质催化热解制取富氢燃气的影响

使用常压双颗粒流化床反应器,对稻壳生物质进行了添加CO2吸附剂的催化热解研究.结果表明:CO2吸附剂CaO和Ca(OH)2可明显促进生物质催化热解初期热解产物的二次反应,使产物向产氢方向移动.添加CaO时,产氢量随CaO添加量的增加而增加;而随Ca(OH)2添加量的增加,富氢燃气产物中氢气的体积分数和产氢量均有峰值出现.同时,Ca(OH)2在催化热解过程产生的H2O可作为生物质二次反应和水煤气变换反应(WGS)的反应物,从而进一步提高热解产物中氢气的产量.     

超细CaCO_3合成过程中的形态控制

利用电导率仪及pH计跟踪Ca(OH)_2碳化反应过程。研究结果表明:高浓度Ca(OH)_2悬浮液吸收CO_2形成CaCO_3的过程中,反应前期过程速率受CO_2吸收控制,反应末期受Ca(OH)_2的溶解控制,其中吸收控制为整个过程的关键步骤。利用TEM及X衍射分析研究了超细CaCO_3的成核生长机理,探讨了CaCO_3粒子均相成核形成非晶态CaCO_3,并与Ca(OH)_2结合形成线性中间体,而后转变成方解石晶型CaCO_3粒子的过程。考察了添加剂的作用机理,提出添加剂能促进CaCO_3粒子的成核过程,阻止粒子的凝并生长。实验成功地合成出不同形态的超细CaCO_3粒子。     

贝壳脱除垃圾焚烧烟气中氯化氢的实验研究

为解决海岛生活垃圾焚烧中消除HCl问题,研究贝壳代替传统钙基吸附剂可行性。利用贝壳、Ca(OH)_2和Ca CO_3对高温模拟烟气进行HCl吸附实验,讨论了温度、吸附剂成分、吸附反应平衡和Ca/Cl物质的量之比对吸附剂脱氯性能的影响。结果表明,温度高于700℃时,贝壳的脱氯效果优于Ca(OH)_2和Ca CO_3;贝壳与钙基吸附剂脱氯规律有相似之处,高温下,Ca(OH)_2首先转化为Ca CO_3来发挥吸附作用;而贝壳主要成分为Ca CO_3;温度高于700℃时,贝壳吸附HCl反应的平衡浓度与Ca(OH)_2和Ca CO_3相当或更低;综合热值、脱氯效率等因素,最佳贝壳投加量为垃圾总量的9%～13%。     

煤热解过程中汞析出与汞吸附特性研究

采用煤热解释放出汞,并对热解气体进行汞吸附脱除的燃烧前脱汞的技术路线.在程序升温管式炉系统中,实验研究了大同煤和宝日希勒煤,在N2气氛下热解过程中汞析出和汞吸附的特性.热解结果表明:温度是影响煤热解过程中汞释放的主要因素.随热解温度升高,汞释放率急剧上升,在600℃时两种煤中汞释放率达90%以上;被释放的汞蒸气中以元素汞为主.随停留时间的延长和加热速率的升高,煤中汞释放率显著增加;汞析出仍以元素汞为主.考察了四种吸附剂活性炭、飞灰、Ca(OH)2和5%KMnO4改性Ca(OH)2,对大同煤热解气体中汞的吸附特性.结果表明:随热解温度的升高,四种吸附荆的单位汞吸附量均增大;其中活性炭具有较强的汞吸附能力,吸附率达92%以上;飞灰和另外两种钙基吸附剂的汞吸附率在73%～85%之间变化.     

纳米CaCO3对水泥基材料性能与结构的影响及机理

采用超声波分散方式将纳米CaCO_3掺入水泥基材料,研究了不同掺量纳米CaCO_3对水泥基材料性能与结构的影响,并利用X射线衍射和扫描电镜分析其影响机理.结果表明:掺入纳米CaCO_3后,水泥基材料流动度降低,浆体表观密度增大,抗折和抗压强度提高.纳米CaCO_3掺量为1.5%(质量分数)时,对水泥基材料的力学性能提高最为显著,纳米CaCO_3掺量过多则不利于强度发展.纳米CaCO_3的掺入会加速水泥的水化,早期使水化产物Ca(OH)_2等增加;纳米CaCO_3改善了界面结构和水泥石结构,使水泥基材料的结构变得更加均匀密实.结果显示纳米CaCO_3掺入后对水泥基材料的力学性能与结构有利.     

Ca(OH)2对煤炭腐植酸热解的影响

采用DTG、XRD及SEM技术,研究了干法混合与湿法混合下Ca(OH)₂对煤炭腐植酸热解的影响.结果表明：热分解温度低于400 °C时,无论干法和湿法,Ca(OH)₂对腐植酸脱吸附水和丢失官能团影响很小;440～610 °C时,湿法对应的腐植酸混合物热解失重速率高于干法;738 °C时,湿法中的腐植酸芳核结构热解失重速率达到最大值0.215 8 mg/min;Ca(OH)₂在腐植酸热解中起到消除002衍射峰,吸收CO₂及催化作用;Ca(OH)₂与腐植酸的混合物经H₂O浸泡后,Ca₂+可均匀负载在腐植酸分子表面发生络合反应,提高了催化热解效果.     

氧化钙对褐煤和无烟煤热解特性影响

为研究CaO对褐煤和无烟煤热解特性影响,采用实验室小型固定床反应器对锡林郭勒褐煤(X)和宁夏石嘴山无烟煤(SH),进行热解实验,研究了CaO对热解三相产物分布规律影响。实验结果表明:在500~600℃时,添加2%CaO后褐煤热解生成CO_2的产率小于未添加CaO煤样热解生成CO_2的产率,添加CaO与否对其他3种气体H_2,CH_4,CO产率影响不大;与未加入CaO的褐煤煤样相比,加入CaO的褐煤煤样在相应温度下热解气相产物产率小幅度降低,且随着热解温度的升高,加入CaO的褐煤煤样气相产物产率增加速率大于未加入CaO的褐煤煤样。褐煤脱挥发分主要在600℃之前的热解阶段,而对于无烟煤来说,CaO在中温热解阶段对挥发分的脱除具有促进作用。对于褐煤半焦来说,加入2%CaO一直作为灰分存在半焦中,且随着热解温度的升高,褐煤半焦在高温时反应活性较高,发生热缩聚反应,导致半焦中有机质含量降低,以上2种原因直接导致褐煤半焦灰分升高;对于无烟煤来说,灰分增加主要是由于CaO的加入。     

热化学储能体系Ca(OH)_2/CaO的分解动力学

Ca(OH)_2/CaO体系是非常有前景的热化学储能介质,其动力学研究是了解整个储能体系的反应速率及能量储、释速率的重要途径.文中采用热重分析法,对Ca(OH)_2在氮气气氛、不同升温速率下的热分解过程进行了探究.结果表明,Ca(OH)_2样品分别在623.15~773.15 K和873.15~973.15 K出现两个分解失重过程,且失重率分别接近21%和2%.应用多重速率扫描法对热分解过程进行动力学分析,发现所得动力学参数与反应转化率、升温速率以及选用的模型方法有关.最概然机理函数分析表明,实验条件下,Ca(OH)_2热分解动力学模型符合相边界反应的收缩圆柱体模型.研究还发现,在不同升温速率下,指前因子的自然对数和活化能之间都存在着线性关系.     

煤和蓝藻的共热解特性研究

采用热重分析法,对神府煤和蓝藻单独热解及共热解(蓝藻掺混比,即蓝藻与干基混合物的质量比为5%,10%,20%,40%和80%)特性进行了研究。研究表明:蓝藻挥发分析出的极值温度比煤低,而且热解速率比煤快。蓝藻组成复杂、挥发分含量高且含有的不稳定键多,所以在较低温度下就会被破坏,从而以较高的速率挥发出去。当蓝藻与神府煤共热解时,低温下蓝藻的挥发分析出后,暴露出来的灰分覆盖在煤的表面,灰分中具有催化作用的碱和碱土金属会加快煤的热解反应,使煤的挥发分提前析出。当蓝藻的掺混比为40%和80%时,协同作用较明显,热解焦的产率比理论值低。     

无熟料高炉矿渣水泥的物料配比与性能的关系

研究了Ca(OH)_2、硬石膏及少量可溶性钙盐(甲酸钙、乙酸钙等)复合对高炉矿渣活性的激发作用及物料配比与性能的关系。结果表明:Ca(OH)_2与硬石膏复合对矿渣活性有一定的激发效果,可溶性钙盐的加入降低了水泥的pH值,进一步激发了矿渣的活性,乙酸钙(Ca(CH_2COOH)_2)的激发效果好于甲酸钙(Ca(COOH)_2);在矿渣掺量为80%,Ca(OH)_2掺量15%,硬石膏掺量5%,外加1.0%Ca(CH_2COOH)_2生产出的无熟料水泥28 d抗压强度达54.6 MPa;Ca(COOH)_2与硬石膏促进高炉矿渣水化的主要水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶。     

一水硬铝石矿-氢氧化钠-氢氧化钙体系在微波场中的物相演变

将一水硬铝石矿与Ca(OH)_2和过饱和NaOH溶液均匀混合后在微波炉中焙烧。利用X线衍射分析技术,研究不同实验因素(微波焙烧温度、NaOH添加量、Ca(OH)_2添加量和保温时间)对一水硬铝石矿-氢氧化钠-氢氧化钙体系相变规律的影响。研究结果表明:升高微波焙烧温度、增加NaOH和Ca(OH)_2的添加量,延长微波保温时间均有利于NaAlO_2和Ca_2SiO_4的形成,从而提高铝硅分离的效果。但当Ca(OH)_2添加过量时反而对熟料的物相结构不利。实验的最优条件为:NaOH与Al和Fe的物质的量比n_(NaOH)/(n_(Al)+n_(Fe))为1.0,CaO与SiO_2的物质的量比n_(CaO)/n_(SiO_2)为2.0,微波焙烧温度为800℃,保温时间为20 min。此时,熟料的结构疏松多孔,浸出效果好。     

污泥及其与煤混合物的热解特性和灰熔融特性

采用热重分析法对造纸污泥、市政污泥及其与煤的混合物的热解特性进行了系统研究.揭示了污泥、煤及其两者混合物热解特性的异同,研究了升温速率、掺混比等因素对混合试样热解特性的影响,提出了挥发分综合释放特性指数.研究表明:造纸污泥的挥发分析出特性与烟煤相当,而市政污泥的挥发分析出特性远优于造纸污泥和烟煤;在污泥与煤混合物的热解过程中,2种组分之间的相互作用可以忽略不计.随着升温速率的增加,污泥与煤混合物的挥发分初析温度提高,挥发分最高析出速率和平均析出速率升高.但升温速率对挥发分析出总量没有明显影响.测定了煤灰和污泥灰在不同混合比例下的熔融特征温度,测试结果表明,随着污泥灰比例的增大,混合试样的灰熔点逐渐下降,但由于存在低温共熔现象,不按线性规律变化.     

褐煤与大豆荚共热解特性分析及动力学研究

利用热重分析仪对褐煤、大豆荚及其混合物进行热解特性分析,研究添加大豆荚对褐煤热解过程的影响,并从动力学角度分析其热解机理。结果表明,大豆荚的添加有利于促进褐煤热解反应,使其热解过程向低温区移动,热解失重速率变快,与褐煤单独热解相比,在升温速率为10K/min下30%大豆荚与褐煤共热解的最大失重速率所对应的温度降低5.6℃,挥发分析出的终止温度提前17.51℃,其混合物热解反应指前因子A增大2.78min~(-1);大豆荚与褐煤混合物的热解速率随着升温速率的增大而加快,其热解过程符合一级反应动力学方程。     

市政污水污泥催化热解特性研究

以CaO、ZnCl2、K2CO33种物质作为催化剂,对比热重法(TG)和差热分析法(DSC)研究干化污泥的催化热解过程及其动力学,同时对热解污泥进行了SEM分析.结果表明,与原始污泥样品相比,添加催化剂的污泥在固定碳燃尽阶段热解速率有较大提高.添加催化剂后污泥样品的活化能E和频率因子A都下降,以CaO的催化效果最好.添...     

碳酸钙热解的“扩展温区效应”——非等温热重法研究MnO_2、CuO、Cr_2O_3对CaCO_3热解的影响

本文采用非等温热重(TG)研究了MnO_2、CuO、Cr_2O_3对CaCO_3热解的影响.TG曲线表明:在CaCO_3中分别掺入上述物质后,CaCO_3热解的起始温度升高,反应温度范围向高温方向扩展,导致CaCO_3热解更完全.本文称之为“CaCO_3热解的扩展温区效应”.     

CaO/MgO和CaO/Ca9Al6O18吸收CO2的循环反应特性研究

钙基吸收剂是CO2捕集技术中常用的吸收剂,但随着循环次数的增加,天然钙基吸收剂循环反应特性下降明显.采用葡萄糖酸钙(Ca(C6H11O7)2)与葡萄糖酸镁(C12H22MgO14)及L-乳酸铝([CH3CH(OH)COO]3Al)作为前驱物,通过湿法混合的方法处理,制得了5种新型钙基吸收剂,试验研究了其吸收CO2的循环吸收能力及循环稳定性,分析了吸收剂组分、煅烧温度、煅烧气氛等条件对新型吸收剂循环反应特性的影响规律.研究结果表明,选用此前驱物制备的吸收剂,其循环反应特性明显高于传统的钙基吸收剂;其中,CaO/MgO(75wt%/25wt%)吸收剂具有最好的循环吸收能力,CaO/Ca9Al6O18(75wt%/wt25%)吸收剂具有最好的循环稳定性.通过研究煅烧条件对这两种吸收剂循环反应特性的影响,得到:850℃时,吸收剂表现出最佳的反应特性,而随着温度的升高,吸收剂的循环吸收能力有所下降;煅烧气氛对吸收剂循环吸收特性的影响与煅烧温度有显著的关系.     

钙基脱硫过程矿物质对结渣影响的实验研究

对六盘水无烟煤中添加石灰石的钙基脱硫试样的结渣特性、加热过程中矿物质特性进行了实验研究．通过对不同混合比的钙基脱硫灰样熔融特性温度的测定、利用X射线衍射分析对加热过程中钙基脱硫灰样的矿物质特性进行了分析．结果表明：六盘水无烟煤中添加石灰石,当钙硫质量分数之比为2时,钙基脱硫灰样结渣特性由中等变为严重;当钙硫质量分数之比为3时,钙基脱硫灰样结渣特性又变为中等．究其原因是由于高温下,钙硫质量分数之比为2时钙基脱硫灰样中产生较多钙长石和钙(铝)黄长石等熔点较低的矿物质,从而使结渣特性由中等变为严重;当钙硫质量分数之比为3时,钙基脱硫灰样中的部分矿物质分解生成难熔矿物质方钙石,使结渣特性又变为中等．     

碱/碱土金属浸渍对酸洗生物质热解影响研究

为研究碱/碱土金属(AAEM)浸渍预处理对酸洗生物质热解特性的影响,本文选用稻壳、橡木和秸秆3种生物质为原样,对酸洗及酸洗后5种金属硝酸盐(KNO3,Ca(NO3)2,Mg(NO3)2,Fe(NO3)3,Ni(NO3)2)溶液浸渍样进行热重分析。结果表明:酸洗使得生物质中金属含量降低,而浸渍预处理使生物质中金属含量增加;经酸洗后生物质的TG和DTG曲线向高温方向移动,最大热解速率明显增加,焦炭产量下降;AAEM盐浸渍预处理可以促进生物质的热解过程,使生物质的TG和DTG曲线向低温移动;Fe、K、Ni盐的反应活性稍高于Ca、Mg盐。从动力学方面看,Coats-Redfern法对150~340℃范围内生物质热解均有很好的相关性,反应级数为一级,金属的添加使生物质热解所需活化能降低,对热解具有催化作用。     

脱除金属盐的芦苇热解特性实验研究

通过水洗和酸洗制备了脱除金属盐矿物质的芦苇,在热重分析仪中进行热解反应特性研究,考察了金属盐组分、金属盐洗脱率、生物质样品孔径分布、反应升温速率等因素对热解特性的影响。结果表明,不同洗脱方法对芦苇中金属盐矿物质和孔结构有明显影响,酸洗的洗脱效率达到了99.8%,矿物质原始位置在经过洗脱后形成新孔导致洗脱样的吸附量大于原样的吸附量,且随着矿物质的脱除程度增加,中孔所占的比例逐渐减小;提高升温速率,有利于芦苇和洗脱样的热解,加快生物质内的纤维素和半纤维素的热解反应。     

油砂组成结构及热解特性分析

采用傅立叶红外光谱仪(FTIR)对四种油砂微观结构和官能团进行研究,通过FTIR谱图的分峰拟合处理,对油砂主要官能团进行半定量分析。研究表明：油砂由芳香烃、脂肪烃、羟基官能团和含氧官能团等组成,其中芳香烃结构和醇类化合物为主。利用TGA/DSC1型同步热分析仪和傅里叶变换红外光谱仪(TG-FTIR)进行了油砂热解特性实验,考察了升温速率对热解特性的影响,探究了油砂热解过程中挥发分的析出规律与主要气相产物H2O、CO2、CO、CH4、CnHm的释放特性。结果表明：油砂热解过程分为干燥脱气段、低温热解和高温热解3个阶段,其中有机质挥发分的析出主要发生在低温热解段;随着升温速率的提高,油砂热解产物释放更加集中,热解特性趋好。油砂热解过程中先析出游离水,随后发生解聚和脱水反应,主要的烷基侧链不断脱落、环化及含氧官能团逐渐断裂生成各种烷烃类、羧酸类、醇类和醛类等物质,甲氧基(-O-CH3)、亚甲基(-CH2-)和甲基(-CH3)在低温段(＜600℃)断裂振动生成有机气体CnHm和CH4。