大型海藻生物质的比热容实验研究

用NETZSCH DSC404型差示量热扫描仪(DSC)测定了3种海洋生物质.海藻在40～550℃温度范围内的比热容,并在传统求解方法的基础上根据失重值对结果进行了修正.结果表明:海藻在升温过程中水分挥发、挥发分大量释放、半焦状态3个主要区间内的比热容相差较大,这是因为其残留物性质发生了变化.3种海藻总体相比较而言:江蓠的比热容最大,条浒苔次之,马尾藻最小.该文中还给出了海藻在40～550℃温度范围内的比热容与温度的关联式.研究结果可供大型海藻生物质热化学转换能源利用及其相应的数值模拟参考使用.     

TG-MS联用分析海藻和稻壳的协同耦合热解机制

采用TG-MS分析技术,对条浒苔、稻壳及条浒苔与稻壳质量比(3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3)混合物的热解过程进行研究。条浒苔和稻壳热解特性存在很大差异:前者在主要挥发分析出阶段表现为放热,后者主要表现为吸热。而条浒苔与稻壳任意比例混合热解时均表现为放热,说明两者混合热解可实现能量的耦合、减少外部供给热量。两者混合后在主要热解阶段热失重速率试验值高于理论值,且在混合质量比为1∶2时提高最明显。通过热重-质谱分析可知,由于稻壳的加入,条浒苔和稻壳混合热解生成NO、NO_2和SO_2气体的反应受到抑制,且在混合质量比为1∶3时抑制效果最强。故条浒苔与稻壳的混合热解,并非各组分热解特性的简单叠加,而是发生协同耦合效应。     

大型海藻生物质气化的建模与计算

采用Aspen Plus流程模拟软件对以条浒苔为代表的大型海藻的气化进行数值模拟.研究了海藻气化炉的重要相关参数(即条浒苔含水量、氧气条浒苔比、气化温度、氧气浓度)对气化结果的影响.结果显示:随着条浒苔含水量的增加,合成气的有效成分(H2+CO)总含量减少;当氧气条浒苔比为0.56时,气化温度增大到800℃,合成气中(H2 +CO)的摩尔比例达到最大值;氧气的纯度提高,有利于合成气中有效成分的增加.     

基于不同组分的海藻热分解机理研究

为了深入探究海藻生物质的热解机理,采用表征分析和热重-质谱分析展开对海藻中多糖、蛋白质、灰分这3种主要组分参与热解规律的研究。结果表明:多糖和蛋白质的热失重范围分别为175~310℃和300~350℃;而灰分使海藻热解过程中最大热失重速率增大,且脱灰使失重峰对应的温度区间向低温段偏移。海藻热解过程中主要气体的释放规律为:由于多糖、蛋白质和灰分在参与热解过程中均产生CO_2,其释放规律曲线与热失重曲线相对应。而SO_2气体的释放主要来自于多糖中硫酸基的热解。由于多糖及脱灰后海藻不含或含有少量蛋白质,所以热解过程中无NO_2释放。     

煤拔头烟煤焦的物质组成及碳结构

以3种粒径大同烟煤(DT60、DT80、DT100)为原料,在喷动载流床上分别制备了4种热解温度(550、650、750和850℃)的拔头半焦,采用工业分析、红外光谱分析以及X射线衍射分析法对拔头丰焦的物质组成和破结构进行了测试.结果表明,拔头半焦的物质组成和破结构与原煤热解度(Dv)有关.Dv随热解温度、升温速率和停留时间增加而增加,不同粒径原谋在同一热解温度下的Dv,大小排序基本为Dv,DT60> Dv,DT100>Dv,DT80;拔头半焦的挥发分含量随Dv升高而降低,燃料比随Dv升高而升高;对大同烟煤,在Dv,大于0.55时,芳香结构有明显缩聚反应,半焦破结构也出现明显有序化现象.     

热解温度对生物质半焦特征的影响

对稻壳和稻秸进行了机理性热解试验,并采用TG、SEM、EDS和XDR方法研究和分析了半焦的孔隙结构、结渣特性、氯和硫元素迁移和无机化合物晶相等物化特性的变化规律．结果表明：在500～800℃,生物质热解半焦孔隙结构的变化较大．当热解温度为1000℃时,稻壳半焦的凸面呈现熔融现象,稻秸半焦呈现熔融黏结现象．在800～1000℃,半焦中剩余的氯和硫大部分会析出;在稻壳和稻秸热解过程中,当终温为1000℃时,物相发生较大变化并且出现非晶态的无机化合物．     

温度对生物质热解产物有机结构的影响

在管式炉上研究了生物质在不同温度下的热解过程,采用傅立叶红外光谱仪研究了热解温度对稻草热解固体产物半焦和液体产物焦油的有机结构变化的影响,用色质联用仪(GC/MS)分析了焦油的主要成分随温度的变化。研究表明,生物质的热解主要集中在200～600℃,高温有利于气体产物的析出,半焦的量及其所含的有机官能团(C=O,C=C,C-H,C-O和OH等)随热解温度的升高快速减少;焦油的量随温度的升高先增大后减小,在500℃时达到最大值,焦油中官能团的种类较稳定,但是吸收峰强度随温度的升高呈减弱的趋势。     

不同热解温度下落叶松半焦特性的演变规律

为探究热解温度对生物质半焦特性的影响规律,文章以落叶松为原料,采用管式电阻炉制取200～1 000℃的热解半焦,利用元素分析、XRD、BET、SEM等测试手段,结合碳-氢-氧相图及Scherrer方程,深入分析了热解温度对生物焦元素组成、石墨化程度、孔隙结构及表观形貌的影响。结果表明:热解温度升高,热解半焦的H/C,O/C原子比减小,芳构化程度加深,碳微晶结构更趋于有序化,片层状碳骨架结构逐渐凸显,石墨化程度增加;400℃下的半焦比表面积最高,微孔对比表面积的贡献大;300℃和500℃是热解半焦结构发生明显变化的两个特殊的温度点。     

低温热解提质对褐煤半焦影响的研究

为研究低温热解提质对褐煤半焦的影响,选取一种锡林郭勒褐煤利用固定床反应器在250℃、350℃、450℃、550℃4个温度下进行热解提质处理,对不同提质温度下制得的半焦从煤质参数、表观形貌、粒径分布、官能团、着火燃尽特性等方面进行表征。结果表明:热解提质显著降低半焦中挥发分含量,提高煤阶;在提质温度为350℃时,煤焦颗粒开始发生明显破碎;醇、酚、醚类、羧酸等含氧官能团在350℃下开始脱除。热重分析表明,随提质温度升高,半焦着火点先降低再升高,在350℃时达到最低;在提质温度低于350℃时,煤焦破碎对于着火温度的影响起主要作用;而提质温度高于350℃时,挥发分含量对于着火温度的影响占主导。     

藻类生物质燃烧NO_x的排放特性与N转化机制

在一维管式炉上测定了典型藻类生物质条浒苔、马尾藻和小球藻在不同温度下燃烧时生成NO_x的规律,并在此基础上探究了藻类生物质两两等质量比混燃时NO_x的排放规律.结果表明:单独燃烧小球藻与条浒苔时,NO_x的排放曲线均近似呈单峰分布;温度在600℃以上、单独燃烧马尾藻时,NO_x的排放曲线呈双峰分布;NO_x的排放峰值均随温度的升高而增大.600℃时NO_x的排放总量与N的转化率最低;700~900℃时N的转化路径改变,但对条浒苔、马尾藻和小球藻各自单独燃烧时NO_x排放量影响很小.800℃下将小球藻与条浒苔、小球藻与马尾藻等质量比混燃,NO_x排放量介于各藻类生物质单独燃烧时的排放量之间,无明显的相互作用,而条浒苔与马尾藻等质量比混燃时NO_x的排放量增加,有相互促进作用.     

生物质热解半焦特性及其水蒸气吸附规律

选择杨木和松木两种木材作为热解原料,在常压下250~550℃内选取4个温度进行热解,并对生物半焦的性质进行分析。通过对生物半焦比表面积、表面官能团、孔隙率、氧碳比、氮碳比等性质的分析,研究热解得到的生物质半焦水蒸气吸附的影响规律。研究发现:生物半焦对水蒸气的吸附并非由单一性质所决定,而是受到比表面积、表面官能团、孔隙率等因素共同决定。     

基于ASPEN PLUS模拟生物质气流床气化工艺过程

基于ASPEN PLUS模拟平台,对热解后半焦气化与生物质原料直接气化分别进行了模拟计算,得出如下结论:热解方法作为生物质气流床气化工艺的前处理手段是可行的。热解终温为300℃时对气流床气化是最合适的;O/C摩尔比在0.9～1.1之间比较合适;气化温度和碳转化率随着O/C摩尔比的增加而升高;对于300℃半焦进行气化,空气温度预热到550℃比较合适,气化温度可达到1056℃,煤气热值可达到5958kJ/Nm~3,碳转化率也可达到99.59%。     

淖毛湖煤加氢转化过程中硫和氮的迁移规律

基于硫、氮含量对新疆低变质煤热解炼制油气品质的重要影响作用,本实验通过建立多功能煤热解转化实验台,并结合XPS先进测试方法,充分考察了不同温度对新疆淖毛湖煤加氢转化中硫、氮迁移规律的影响.研究结果表明,原煤和低温半焦中的硫主要为噻吩硫、硫砜和硫酸盐等.低温热解条件下主要为不稳定有机硫的分解;当热解温度高于600℃时煤焦表面形成大量硫化物;随着温度的进一步升高,硫酸盐在高温热力环境下逐渐分解.原煤中的氮主要为吡咯氮及少量氮氧化物.低温热解阶段吡咯向吡啶转化,高温阶段吡咯和吡啶向季氮快速转化.当热解温度升高至800℃时,吡咯氮转化完全,季氮和吡啶氮为半焦中氮的主要形式.     

松木颗粒热解与高温蒸汽气化半焦产率及形貌特征分析

以成型松木颗粒为原料,进行低温热解,研究了热解温度和升温速率对生成的松木半焦产率及官能团的影响。以试验得到的松木半焦进行蒸汽气化试验,对比分析了温度对半焦重整气化形貌特征、比表面积和平均孔径的影响。研究表明：随着热解温度升高,松木半焦脂肪族结构峰消失转化为烃等小分子物质及气化气,进而降低半焦产率。升温速率升高,半焦产率呈先下降后升高的趋势,在800℃升温速率为30K/min时半焦产率最低。不同温度热解和蒸汽气化对比试验表明,温度相对较低时（500℃）热解和蒸汽气化半焦孔隙结构相近,随着温度的升高,蒸汽气化半焦结构发生明显变化,900°C时出现了更小的孔道结构且比表面积增加明显。蒸汽引入使松木半焦和水蒸气发生热解反应的同时发生了脱氢反应,气化半焦形貌出现熔融和烧结现象。     

烟杆热解固体产物性质及其影响因素研究

利用热重分析仪和马弗炉研究了温度和时间对烟杆热解固体产物性质(工业分析组成、发热量等)的影响.在温度为300～600℃,热解时间为30 min和60 min两种工况条件下,分别研究了烟杆热解固体产物性质随温度的变化.结果表明,随着热解温度的升高,热解固体产物中固定碳比例和发热量先升高后降低,在550℃时达到最高值.热解...     

温度对小龙潭褐煤流化床热解产物影响的试验研究

在改进热解产物收集方法的基础上,在内径为32 mm的流化床热解试验台上进行了温度对小龙潭褐煤热解产物影响的试验研究.结果表明:当反应温度从550℃升到750℃时,半焦产率从51%降到40%,煤气产率从14%升高到26%;焦油和热解水产率随着温度的升高先增大后减小,在650℃左右时达到最大值,分别为8%和14%;H2、CH4、CO的产率和在热解煤气中的体积分数都有明显的增加,而CO2体积分数却大幅下降,热解煤气的低位热值从10 MJ/m3上升为13MJ/m3;热解过程中的氮、硫析出率分别从33%、51%上升为60%和63%.     

海藻的燃烧特性分析

采用热重分析法,对海藻类生物质条浒苔的燃烧过程及其动力学规律进行了实验研究.通过条浒苔在不同升温速率(10,20,30℃/min)和不同粒径(＜0.18 mm,0.18 mm～0.28 mm,0.28 mm～0.45 mm)下的燃烧实验,研究发现条浒苔的失重曲线表现出明显的双峰:即挥发分峰和碳峰.分析比较了各升温速率条件下条浒苔的燃烧特性参数,发现海藻的着火点比陆上木质类生物质的着火点低,并通过计算,给出了试样的综合燃烧特性指数(S),计算结果表明升温速率越大,燃烧越容易进行.着重分析比较了不同粒径试样的燃烧特性参数,揭示了海藻呈现出与煤和陆上木质类生物质不同的性质,即燃烧速度随粒径变小而变小.由试样的燃烧动力学参数,发现试样的活化能也随升温速率变大而变大.     

中温下热解对半焦燃烧反应性的影响

用热天平（TGA）和粉末X射线衍射方法（XRD）分别测量了两种低变质程度烟煤和一种无烟煤的半焦在400-1400℃热解过程中燃烧反应性及其结构的变化,探讨了低变质煤的反应性变化的原因。研究发现,半焦反应性下降主要与热解过程中半焦晶格化与矿物质催化作用的逐渐消失有关,温度低于900℃,原煤脱去大部分挥发份形成的半焦进一步热解时,晶格化现象不很显著,但反应性明显下降,反应性的降低主要与煤中矿物质在热解过程中的失活有关。     

花生壳和松木屑固定床低温热解特性的实验研究

分别以花生壳和松木屑为原料在固定床上进行低温热解实验,探究热解温度对热解产物产率的影响。利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对热解所得生物油组分进行定性分析,并对生物油中的愈创木酚进行定量分析。结果表明:花生壳和松木屑热解过程中半焦的产率都随热解温度的升高而降低;生物油的产率都随热解温度的升高先升高后降低,且都在500℃达到最大值,最大产率分别为13.14%和20.41%;热解气体的产率都随热解温度的升高而升高。两种生物质热解生物油中各类组分的含量随热解温度的升高发生不同的变化,其中愈创木酚的含量都随热解温度的升高先升高后降低,并在400℃达到最大值。     

烘焙对生物质催化热解产物特性的影响研究

为了探究烘焙对生物质快速催化热解产物的影响,首先对棉秆在管式炉上进行不同温度(200、250、300℃)烘焙,然后在550℃下进行快速热解试验。随着烘焙温度的升高,气体产物中CO含量由51%逐渐减少到34%;烘焙后,热解油中酮类含量大幅减少,其中主要产物为芳香烃,其含量随烘焙温度的升高先增大后减少;烘焙可缓解催化热解过程中积碳的生成,300℃烘焙后的积碳量最少,仅为原样的46%。