计算化学在生物质热解中的应用

生物质是一种储量丰富、成本低廉的可再生含碳资源,在实现双碳目标和能源转型中发挥着重要作用。热解技术是将生物质转化制备生物燃料和高附加值化学品的重要途径。对生物质热解机理进行了综述,着重介绍了分子动力学模拟（ReaxFF）与密度泛函理论（DFT）计算在纤维素、木质素等生物质材料热解机理研究中的应用。分析了目前生物质热解机理研究中存在的不足与难点,为ReaxFF模拟与DFT计算在生物质热解中的应用提供了参考和思路,并尝试提出了下阶段计算化学应用于生物质热解的研究方向。     

基于CuO/SiO_2载氧体的化学链氧解耦燃烧实验研究

在间歇式小型流化床中利用CuO/SiO_2为载氧体针对煤CLOU过程进行了初步实验研究。研究发现,在CLOU还原阶段,煤的燃烧过程非常迅速。950℃时,仅需要60 s左右反应即结束。反应过程中O_2的浓度并不为0,说明载氧体释放氧气的速率较快,而焦炭的氧化过程是速率限制步骤。温度对反应过程有明显的影响,提高反应温度能显著提高燃料转化效率,但是高温条件下载氧体有烧结倾向,提高Cu基载氧体的高温条件下的稳定性是未来的研究重点。     

煤与生物质共气化制氢技术

综述了国内外煤与生物质气化制氢技术及其发展现状,并对煤及生物质气化制氢技术的工艺特点、存在的问题及发展前景进行了分析。讨论了煤与生物质共气化制氢的意义。     

合成铜基氧载体和铜矿石的煤化学链氧解耦燃烧的比较

为研究合成铜基氧载体与铜矿石氧载体在煤的化学链氧解耦燃烧过程中性能的差别,在热重分析仪（TGA）上比较研究了溶胶-凝胶法制备的CuO/CuAl2O4氧载体与天然铜矿石氧载体的释氧性能,在流化床反应器上研究了这2种氧载体与高平无烟煤的化学链氧解耦燃烧反应性能。TGA实验结果表明,CuO/CuAl2O4氧载体的释氧速率和载氧率均高于铜矿石氧载体,2种氧载体的循环释氧性能基本保持稳定。在与煤反应的流化床实验中,CuO/CuAl2O4氧载体相较于铜矿石具有更高的碳转化速率和氧载体转化速率;在不同温度（850～950 ℃）下,CuO/CuAl2O4和铜矿石的CO2产率均保持在较高的水平（大于0.93）;循环实验表明2种氧载体均具有良好的循环反应性和稳定性。     

生物质与油浆共热解产物分布及相互作用

生物质作为一种全生命周期碳近零排放的可再生资源,从生物质中提取轻质燃料和化学品是实现碳达峰和碳中和的终极方向.将化石能源与生物质共转化是符合我国的基本国情、寻求化石能源和新能源优化组合的可行之路.以玉米秆(CS)与催化裂化油浆(FCC)为原料,研究了2者共热解过程中的相互作用及生物质内在矿物质对产物分布和产物特性的影响...     

SOFCs关键影响因素分析与新型生物质资源化产气技术探讨

化石燃料的枯竭及其环境问题,催生了以生物质为原料的可再生能源的发展。生物质是可持续、可再生、可满足人类能源需求的最有希望的原料,利用新型生物质资源化技术能高效、宏量制备合成气。固体氧化物燃料电池发电技术作为新的替代能源方向之一,与生物质资源化技术的联合使用有望使生物质最大化利用。讨论了生物合成气供养SOFC的影响因素,然后探讨了新型生物质资源化产气技术,最后讨论了基于新型生物质气化技术的SOFC产业化的机遇及相关的技术挑战。     

生物质代替优质煤与石煤混合热解特性研究

利用热重分析仪对石煤与2种生物质的混合物进行混合共热解的实验研究。结果发现高碱金属含量的存在使得玉米秸秆对石煤热解的促进效果好于锯末;升温速率为20℃/min时,混合物中石煤热解所需的活化能最低,其中玉米秸秆-石煤混合热解所需活化能低于锯末-石煤;生物质与石煤的混合比例为3:7时,石煤的热解速率最快。     

生物质与白音华褐煤共流化气化冷模实验初探

在内径150mm的透明有机玻璃体冷态流化床中，利用生物质（稻壳）和白音华褐煤在不同粒度、不同质量配比下对生物质与煤共同均匀流化的颗粒特性进行了研究。实验结果表明，稻壳单独流化时，初始时流化较为困难；质量分数小于40％的稻壳与煤混合，当颗粒粒度与堆密度符合等沉原理时，稻壳与煤能够均匀稳定流化。     

固体热载体回转窑煤热解工艺模拟与分析

为解决廉价丰富的碎煤高效清洁转化问题,提出一种固体热载体回转窑煤热解工艺。该工艺采用回转窑作为热解反应器,实现热载体与煤均匀混合;采用大粒度半焦作为热载体,通过机械提升循环,减小了半焦热载体的破碎,降低了粉尘控制难度。基于小试实验数据,利用Aspen Plus建立了工艺流程模型,模拟结果表明,提高干燥温度和热载体温度,可有效减少热载体循环量和废水生成量;在干燥温度200 ℃、热解温度600 ℃和热载体温度800 ℃条件下,热载体与干燥煤混合质量比为3.3∶1,焦油干基收率为7.2%,煤气干基收率为10%,系统能效达到85%以上。     

生物质与重油共热解特性及气体逸出规律

生物质是一种丰富、清洁和可再生的有机燃料,生物质能的开发和利用可有效解决环境污染和能源问题。然而生物质热解油、气的热值低等问题抑制了其开发利用。生物质与重油共热处理改变了单一的生物质热解和重油加氢裂化加工模式,降低了重油加工的难度,一定程度上改善生物质热解油、气热值低等问题。采用热重-质谱联用技术对生物质(玉米杆)和重油(FCC油浆)的单独热解和不同掺混比例下混合样品共热解特性进行研究。通过将混合样品共热解的实验失重率与理论失重率进行比较,研究玉米杆与FCC油浆共热解的相互作用特性。结果表明,玉米杆与FCC油浆主反应温区较为接近,均在200～400℃发生明显失重,但二者发生的反应类型并不相同。玉米杆主要发生热裂解反应,伴随着大量H₂,CH₄,CO,CO₂,H₂O(g)等小分子的逸出。而FCC油浆更多是发生挥发或蒸馏反应,仅在温度高于400℃时发生热裂解缩聚成焦反应,并伴随着少量CH₄气体的逸出。玉米杆与FCC油浆共热解的实验曲线与理论曲线基本一致,并未有突变现象发生,但在热解主...     

生物质与煤混合热解时硫化氢的析出特性

采用热重分析和色谱、质谱偶联技术,对3种秸秆类生物质(稻秆、麦秆、玉米秆)与一种烟煤混合慢速热解中产生的H₂S气体进行了在线检测,研究生物质对煤热解析出H₂S气体的影响.研究表明：生物质与煤混合热解时,对析出的H₂S气体有明显影响.煤单独热解时H₂S在300～480 ℃范围内析出;生物质的加入,使煤热解析出H₂S提前,析出在200～490 ℃范围内.这种规律源于生物质提前热解,释放出活性甲基和氢,使其与硫反应的氢量增多,在混煤热解过程中起到了加氢的作用,促使H₂S析出提前,析出量增加.从H2S析出总量上看,生物质对H₂S的析出量影响可分为小比例时的抑制作用和大比例时的促进作用,这种规律来源于生物质的加氢作用和碱金属矿物质固硫作用的综合结果.     

不同含硫煤化学链燃烧过程中硫的迁移转化模拟研究

利用HSC chemistry软件,研究了铁矿石为载氧体时煤直接化学链燃烧中煤中硫的迁移转化规律。模拟结果表明:对于中高硫煤以及高硫煤而言,当温度低于950℃时,煤中的硫会与CaO发生反应生成CaSO_4。当温度高于950℃时,CaSO_4进行高温分解生成SO_2;而当硫含量较高时(如北宿煤),煤中的硫还会与载氧体中的Fe_2O_3发生反应生成FeSO_4。通过对燃料过量系数的影响规律发现,燃料过量系数较小时反应生成的硫酸盐会对载氧体的性能产生一定的影响;而燃料过量系数较大时生成的SO_2也会影响CO_2的捕集。因此,在中高硫或高硫煤为燃料的直接化学链燃烧过程中,考虑到煤中的硫会对载氧体性能及CO_2的捕集纯度造成的影响,需要添加脱硫剂进行控制。     

刨煤机刨链受力分析与仿真

刨链在链道中牵引刨头运行时受力复杂,通过对刨头阻力、刨链摩擦阻力和刨链预紧力进行分析,研究了溜槽转角对刨链受力的影响,并找出在预紧力作用下上链与下链的最大受力点;利用计算机编程对BH38/2×630型刨煤机采用的准38 mm×137 mm刨链受力进行仿真,得到了前后刨链的受力及其变化规律,并找出了刨链回转接头衬套与挂环的应力分布。     

长广生物质发电工程燃料供应分析与评价

通过对长广生物质发电厂运输经济半径范围内生物资源(农作物秸杆、粮食加工剩余物、木材加工废弃物、桑果树剪枝、林木枝丫材)进行深入的调查与评价,获得了该经济半径区域内生物质燃料的资源量.并对其经济性进行科学的分析评价.     

锆掺杂铜基氧载体释氧性能的实验与机理

为了提高铜基氧载体的释氧性能,采用溶胶凝胶-燃烧法制备了一系列锆掺杂的铜基氧载体并进行了实验研究。通过XRD、SEM、BET、固定床实验等手段研究了锆掺杂对铜基氧载体物相结构、表面形貌、释氧性能和循环反应性能的影响。实验结果表明：锆离子能够进入氧载体晶格形成固溶体;掺杂锆能提高铜基氧载体的比表面积,细化其晶粒;掺杂锆的铜基氧载体,释氧量和释氧性能得到提高;掺杂8%Zr的铜基氧载体在多次循环实验中表现出较好的稳定性。量子化学的密度泛函理论计算结果表明：Zr掺杂能有效降低氧化铜释氧反应的活化能垒,提高其释氧能力,与实验结果吻合。      

滑行刨煤机刨链受力分析与设计

通过对刨链进行受力分析,进而找出刨链设计的理论依据。根据刨链的工作状况,建立刨链的受力模型图。对刨链在有无转角(溜槽转角)影响下进行受力分析,研究三种主要阻力对刨链的影响。通过假定刨链的运行方向,确定刨链的最大拉力点,以校核刨链的抗拉强度,得出刨链的安全系数。为刨煤机设计打下坚实的理论基础,并提高了刨煤机的生产能力。     

GC/MS分析灵武萃取残渣加氢热解反应产物的化学组成

以环己烷为溶剂,在5MPa氢气初压、300℃下对灵武萃取残渣进行热解,并利用气相色谱/质谱联用(GC/MS)技术对热解产物进行分析。在灵武萃取残渣加氢热解反应混合物中检测到45种化合物,可以分类为酚类化合物、脂肪烃、芳烃、酯类化合物和含杂原子化合物。脂肪烃和酯类化合物的相对含量较高,酯类中以邻苯二甲酸酯系为主,烷烃碳原子数分布在C12～C25范围内;芳烃均为2～3环的烷基取代芳烃;检测到两种生物标记物,三辛酸甘油酯和角鲨烯,其中角鲨烯是灵武萃取残渣加氢热解反应混合物中相对含量最高的化合物。     

田庄选煤厂挥发分测定的影响因素分析与研究

文章系统介绍田庄选煤厂在挥发分测定过程中的诸多影响因素,并针对存在问题提出了解决和改进的方法与途径,对提高挥发分测值的准确性有着实际的指导意义和参考价值。     

矿用刮板机断链事故分析与预防

通过对矿用刮板机断链的原因进行分析 ,提出了几种具体防止措施。