煤与生物质共热解工艺的研究进展

热解是将固态原料转化为液体燃料、可燃气和焦的重要途径,是实现生物质资源清洁、高效利用的重要技术。将生物质与煤混合共热解是生物质资源利用的重要方法,两者混合热解不仅有助于降低CO_2的排放量,还能有效地解决能源短缺和环境污染带来的问题。文章综述了煤与生物质共热解技术的研究进展,系统地介绍了共热解过程中煤与生物质的相互作用以及热解温度、混合比例、滞留时间、升温速率、矿物质成分、物料粒径和热解反应器类型等因素对热解过程的影响,并对煤与生物质共热解技术的发展前景进行了展望。     

煤与稻草共热解特性研究

用热重法研究不同煤化程度煤与稻草共热解特性.结果表明：煤与稻草共热解的TG曲线随稻草掺混比例的增加向低温区移动,趋近稻草单独热解的TG曲线;DTG曲线主要热解阶段的两个区间曲线和特征参数分别与稻草、煤单独热解的相似.通过对热解特征参数实际值和理论值的对比,稻草对共热解过程有一定的促进作用,而煤对共热解过程则没有表现出明显作用.     

生物质与煤共热解特性研究

选取4种典型生物质样品(麦秆、稻秆、木质素、造纸废液颗粒),将生物质样品与煤分别以1∶9、3∶7、5∶5的重量比例掺混。采用热重分析法,在相同升温速率下,对各掺混样品进行热解实验,探讨了生物质与煤热解特性的差异以及它们共热解时生物质对煤热解过程的影响。研究表明,生物质与煤的热解特性差异很大:生物质热解温度低,热解速度快,而煤相对热解速度慢,热解温度高;在生物质与煤混合热解时,总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征;将各生物质样品与煤混合热解的实际微分曲线与按比例折算后曲线进行比较,得出实际微分曲线与折算曲线基本吻合,即生物质对煤的热解无明显影响。     

煤的理化性质对生物质和煤共热解焦油性质的影响

将木屑分别与黑山煤、神木煤以不同比例掺混,利用自制热解干馏炉进行共热解实验。比较木屑的添加对共热解焦油、水和轻质焦油产率的不同影响,结合煤和生物质的热重分析结果与煤的13C核磁共振分析表征,探讨煤的结构、煤和生物质的热化学反应特性,对共热解焦油产率和品质的作用机理。结果表明:在一定配比范围内,木屑和煤之间的交互作用明显提高了共热解焦油中轻质组分的产率,同时热解水产率低于计算值;轻质焦油中的脂肪烃组分主要由木屑和煤热解产生的烷基自由基相互化合生成;煤热解产生的芳烃类自由基由于与生物质热解产生的羟基自由基生成杂酚化合物,从而抑制了热解水的生成。     

生物质与烟煤共热解特性研究

选取稻壳和松木屑等生物质,按不同比例与两种煤化程度不同的烟煤进行混合,采用热重分析的方法,研究不同生物质与烟煤单独热解和共热解的特性,研究了在自制复合型镍基催化剂条件下烟煤和松木屑的共热解特性及催化剂对焦油成分的影响.研究表明:在该实验条件下,烟煤与生物质的热解不存在重叠,烟煤的最大热解量仅为生物质的1/3 ～1/2;生物质的添加在共热解过程中对烟煤的热解起到一定的促进作用,在原料比例为50∶50时,共热解的两个失重峰逐渐变为一个;在自制镍基催化剂条件下,共热解碳转化率提高3％ ～17％,焦油得到充分裂解,极大提高了原料利用率.     

棉秆经微波预处理改性后的热解特性研究

采用常规热处理法、微波烘焙法和化学处理(碱、酸)结合微波烘焙法对棉秆在200℃下进行烘焙预处理改性,并通过红外光谱和X射线衍射对预处理样品进行结构上的表征,然后通过热重-红外光谱(TG-FTIR)和热裂解-气相色谱质谱法(Py-GC/MS)对预处理改性过后样品的热解特性进行进一步分析.研究证明预处理方案都可改良棉秆结构...     

生物质与污水污泥共热解特性研究

采用热重分析仪(TGA)对生物质与城市污水污泥单独及共热解基本热解特性进行了考察,并结合测定的生物质中纤维素、半纤维素和木质素含量对共热解过程热解特性的影响规律发现:升温速率为20℃/min时,污泥单独热解分为水分析出、挥发分析出和焦炭化3个阶段;由生物质单独热解特性分析可知,松木屑热解特性最优,花生壳次之,狐尾藻最差;通过不同生物质添加量时的共热解过程考察,得知较高的生物质添加量更有利于共热解过程的进行;结合共热解特性变化与生物质组成的关系可知,含纤维素和木质素较多的松木屑与污泥共热解时有明显的协同作用发生,含木质素较多的花生壳也有较为明显的协同作用,含半纤维素较多的狐尾藻协同效果不明显。     

辣椒秆与煤混合热解交互作用的研究

通过热重试验及动力学分析,详细研究了辣椒秆与煤的混合热解特性。结果表明,两者的混合热解存在明显交互作用,且化学反应速率常数k的大小主要由频率因子A决定。辣椒秆和煤混合热解时,第1个失重峰由原料自由水的挥发产生,第2个失重峰(305³71℃)和第3个失重峰(430371℃)和第3个失重峰(430⁵88℃)分别主要由辣椒秆和煤热解产生。第2个峰处,两者的混合促进热解,混合10%辣椒秆时促进作用尤为明显,此时试验化学反应速率常数k比理论化学反应速率常数k大两个数量级,试验失重速率明显大于理论失重速率;第3个峰处,两者的混合抑制了热解,试验的化学反应速率常数k与失重速率均小于理论值,辣椒秆的存在阻碍煤的热解。     

热解温度对依兰煤热解特性的影响分析

本论文在处理量为2.5 kg/h的热解实验装置上,分别以两种烟煤和一种油页岩为原料,考察了热解温度对热解产物产率、组成和性质的影响规律。实验结果表明,当反应温度分别为481℃、514℃、519℃时,六级煤、油页岩、造气入炉煤的焦油产率依次达到最高,产率分别为13.58%、12.54%、4.23%;在实验温度范围内,随着温度的升高,气体产率不断增加,且气体组分不断变化。     

市政污泥与典型林业生物质共热解油特性研究

以市政污泥和林业生物质(松木屑、杨木屑)快速共热解产物热解油为研究对象,通过不同添加量的林业生物质与污泥在卧式管式炉进行共热解等方法,对热解油的产率、组分变化等性质进行分析.结果表明:共热解产生的热解油具有相似成分,主要含有酸类、酯类、酚类和含氮化合物等.较高的林业生物质添加量可降低热解油中S含量,但能促进热解中的N向...     

Chemical structure and pyrolysis characteristics of demineralized Zhundong Coal

To investigate the effects of acid treatments on the chemical structure and pyrolysis behavior of coal, we examined the low-rank Zhundong coal pretreated by four single acids (HCl, HF, H₂SO₄, HNO₃) and a combined acid (HCl-HF-HCl). Our results indicated that the carboxylic and phenolic hydroxyl contents of the coal increased, while the aliphatic and aromatic hydrogen contents decreased after leaching. Nitric acid destroyed long aliphatic chains in coal, which caused the key pyrolysis stage to occur at lower temperature, the number of volatiles increased, and the pyrolysis rate improved.     

生物质的热裂解与热解油的精制

生物质能属于可再生能源，其利用符合社会可持续发展的原则。生物质在中等温度下(约500℃)热裂解主要得到热解油。介绍了温度对热裂解过程的影响、热解油——水的二元相图、热裂解过程的机理和热解油的特性，综述了催化剂种类，溶剂等对热解油催化裂解的影响。结果表明，催化剂H-ZSM-5的脱氧效果最好，以四氢萘为溶剂时，精制油的收率大幅提高，达39．4％。     

木质纤维热解的热重和反应动力学研究

试验研究了木质纤维素的热解特性,并对其热解过程进行了分析.结果表明,纤维素在不同升温速率下的热解分为3个阶段:水分的析出、挥发分的析出以及固定炭的生成.纤维素热解是一级反应过程,根据积分法中的Coats和Redfern法对试验数据处理可得到反应的动力学参数(活化能E,频率因子A).     

生物质闪速热解挥发特性的研究

以等离子体为热源，利用层流炉热解试验台对稻壳等生物质进行了闪速热解挥发试验，得到了不同加热温度和挥发时间下的热解挥发百分比数据；根据试验数据，计算出了Arrhenius一级反应动力学模型的表观频率因子和表观活化能参数的值。研究发现，在闪速加热条件下，同一种生物质的热解动力学参数不随工况发生变化；不同生物质的表观频率因子和表观活化能的值不同；试验数据与模型具有很好的吻合性，该模型可以作为生物质闪速热解的计算模型之一。     

生物质热解液化技术经济分析

我国生物质资源十分丰富，但主要以各类农业残余废弃物为主，其特点是能量密度低、分布不集中，如果采用热解液化技术在产地将其先分散转化成生物油，然后再对生物油进行应用或再加工，则就避免了大规模收集和长距离运输生物质所带来的巨大困难。研究分析表明：热解液化设备的规模以每小时可处理2t农业残余废弃物较为适宜，且这种技术在我国具有良好的市场应用前景。     

生物质在高频耦合等离子体中的热解气化研究

采用高频电容耦合等离子体热解技术对生物质原料进行了热解气化试验，研究气体产物产率、成分随反应条件的变化规律。反应在3000-8000Pa的真空范围内进行，热解温度为1000～2000K。该技术可大幅度提高生物质气的热值及产率，本试验中产气率达到了66％以上，并且还有提高的潜力。     

生物质热解液化技术研究现状

对生物质热解液化技术及其液化机理进行阐述,并介绍国内外生物质热解反应器类型及其发展现状,分析热解过程中的影响因素。生物质热解液化技术很大程度上能缓解当今社会的能源危机和环境污染,是人类开发可再生资源的一种有效途径。     

生物质催化热解研究进展

介绍了生物质种类、生物油性质、热解反应条件对生物油产率和油品质的作用以及催化剂对催化热解反应的影响。生物质催化热解技术能够实现资源、能源、环境的高效统一,符舍社会的可持续发展原则,具有很大的开发前景。     

Production of fuel by co‐pyrolysis of Makarwal coal and waste polypropylene through a hybrid heating system of convection and microwaves

The bituminous coal of the Makarwal range of Pakistan and waste polypropylene were converted into gaseous and liquid fuel using a hybrid heating process based on microwave metal interactions. The mixture of coal and polypropylene was heated by the volumetric heating generated by absorption of the microwaves and the conventional heating produced by the sparking of copper under microwave power in a domestic microwave oven. The heat generation capacity and range of sparking of copper were increased by the use of tightly coiled copper antenna. The heat generation efficiency of copper antenna was found to vary with variation in the shape of the copper antenna. Four types of antenna were used in the pyrolysis process, i.e. the antenna made of tightly coiled copper, copper mesh antenna, copper strips antenna and copper cylinder antenna. It was observed that copper coil and copper mesh antenna were more efficient and responsible for higher percent conversions while the multi‐strip antenna was next and the least percent conversion was observed for single strip cylinder of copper. The amount of products and the relative concentrations of the oil, wax and gases were observed to vary with variations in the relative amount of coal and polymers. Both the gaseous product and aqueous fraction were analysed for sulphides using lead acetate reagent. The gases were also analysed for the presence of alkynes and alkenes using aqueous solutions of copper‐I chloride and potassium permanganate respectively. The oily product which was composed of oil and wax was analysed by GC‐FID and GC‐MS analyses. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

我国生物质热解液化技术的现状

文章主要阐述了我国生物质热解液化技术的研究现状，包括现有的热裂解液化装置、反应动力学模型、已检测出的不同原料裂解产生的生物油成分及其物理特性分析，提出了生物油精制的必要性和未来需要研究的问题。