喷动流化床生物质裂解液体产物的燃烧特性

对生物质在处理量为5kg／h的小型生物质喷动流化床快速裂解装置中获得的液体产物进行了组成和燃烧特性的分析。通过GC-MS技术分析,鉴定了其中的十四种化合物。它们多为芳香族含氧化合物。对生物质裂解油进行的热分析表明,其易于挥发和燃烧,而且燃烧时产生的灰量亦很少,随加热速率自々增加,燃烧的温度有所提高。研究了生物质裂解油的燃烧动力学,利用Ozawa-Flynn-Wall法,和Popescu法计算了裂解油在氧气气氛下的热解和燃烧动力学参数,两种方法计算自勺表观活化能基本一致。     

生物质油精制前后热稳定性和热分解动力学研究

采用TGA-DTA联用测定生物质油的热失重曲线,用Achar微分法和Coats-Redfern积分法计算了挥发和热分解的活化能,并结合Satava法和Bagchi法确定热分解机理函数,得到了生物质油精制前后的非等温动力学方程。推断出热分解过程分别为三级反应和三维扩散3D反应,动力学方程分别为da／dt=0．5Ae^-E/RT(1-α)^3和da／dt=1．5Ae^-E/RT(1-α)^4/3[(1-α)^-1／3-1]^-1。实验表明,精制后的生物质油较精制前挥发的活化能降低了很多而热解活化能提高了很多,相应地,精制后的生物质油的挥发性和热稳定性都提高了很多。     

农业秸秆燃烧特性及动力学分析

选用华中地区典型的农业秸秆（麦秆、稻秆、棉秆以及林业枝条）为研究对象,在热重／差热综合热分析仪（TG-DTA）上研究它们的燃烧特性,并采用非等温积分法（Coats-Refern）分析秸秆的燃烧动力学特性．研究发现：农业秸秆易着火和燃尽,燃烧过程主要包括挥发分的析出燃烧（200-360℃）和固体焦炭的燃烧（360～500℃）．动力学分析表明：挥发分的析出较容易,所需活化能较小（〈100kJ／mol）,而固体焦炭的燃烧较难,活化能达150kJ／mol以上．对于不同的秸秆,麦秆和稻秆较易着火燃烧,而棉秆和枝条相对难以着火燃烧,这与其物质组成与化学结构的不同有关．     

4种农林生物质的热解特性及动力学研究

为优化生物质热解工艺,研究了4种农林生物质的热解特性及其动力学参数的分布规律。利用热重分析仪对4种生物质的热解失重行为进行了试验研究,采用热解特性指数P对生物质的热解特性进行了综合评价,使用CoatsRedfern方法对生物质的热解过程进行了动力学分析。研究结果表明：生物质的热解反应可分为干燥预热、快速失重和缓慢失重3个阶段;各生物质在主热解区低温段所需热解活化能要高于高温段;活化能和频率因子均随升温速率增大而增大;采用n-2级动力学模型能较好地表述整个主热解区的反应过程;采用15K／min的升温速率和500℃的热解终温可提高热解反应速率,降低能耗。     

基于热重质谱联用的沥青质燃烧特性分析

为了分析沥青质的燃烧特性,利用热重质谱联用技术模拟了沥青质在空气环境中的燃烧.分别采用Coats-Redfern积分法和分布活化能模型计算了沥青质不同阶段的活化能,其中CoatsRedfern积分法将沥青质的燃烧过程分为2个阶段,其活化能分别为221.33和147.07 kJ/mol.采用分布活化能模型计算了转化率为0.1~0.9的9个活化能,活化能从210.49 kJ/mol逐渐降低至42.98 kJ/mol.根据质谱图,确定了各个时刻逸出气体的种类和产量.2种活化能计算方法分别验证了沥青质燃烧过程中活化能逐渐降低,说明在燃烧过程中随着反应的进行,燃烧逐渐变得更容易发生.由质谱图与沥青质的热失重速率曲线比较可知,热失重速率峰值处气体逸出量最多.     

基于多元高斯分布活化能模型的玉米秸秆水热炭燃烧动力学研究

农林废弃生物质作为植物光合作用的产物,具有可再生、总量大、分布广和低污染的特点,是目前唯一具有可再生性能的含碳清洁燃料。相比于其它种类的可再生能源,生物质还具备良好的可存储性和易运输特点,将丰富的农林废弃生物质应用于炼铁生产将助力钢铁行业实现“双碳”目标。但农林废弃生物质也存在水分高,固定碳和发热值低,碱金属含量高和燃烧过程不稳定的缺点,不经提质处理难以满足炼铁生产对固体燃料的性能要求。本文采用水热炭化技术处理玉米秸秆制备水热炭产品,并采用多元高斯分布活化能模型（DAEM）研究玉米秸秆水热炭的燃烧动力学。结果表明,采用DAEM模型能够精确表征玉米秸秆以及玉米秸秆水热炭的燃烧动力学行为,玉米秸秆原料的燃烧过程可以分为四个阶段:半纤维素、纤维素、木质素和半焦的燃烧,玉米秸秆水热炭的燃烧可分为三种阶段:纤维素、木质素和半焦的燃烧。动力学计算表明纤维素、木质素和半焦燃烧的平均活化能范围为分别为273.7–292.8 kJ/mol、315.1–334.5 kJ/mol和354.4–370 kJ/mol,标准差分别为2.1–23.1 kJ/mol、9.5–27.4 kJ/mol和12.1–22.9 kJ/mol,随着水热炭化温度的升高,玉米秸秆水热炭中纤维素和木质素质量分数先升高后降低,而半焦的质量分数逐渐增加。     

芒荻类植物的燃烧特性及动力学分析

为了研究芒荻类植物的燃烧特性,采用热重-差热分析(TG-DTG)联用技术对芒草、五节芒、荻和南荻4种芒荻类植物进行了研究,并采用Coats-Redfern方法对活化能、频率因子和相关系数等动力学参数进行了分析。经研究发现,其燃烧过程分为以下阶段:水分析出、挥发分析出与燃烧、焦炭表面燃烧;其综合燃烧性能为:南荻芒草荻五节芒,4种芒荻类植物具有比玉米秸秆更好的综合燃烧特性。燃烧反应动力学研究表明,挥发分的析出与燃烧较容易,所需活化能较小(40kJ/mol),而焦炭表面燃烧较难,荻所需的活化能最大,高达147kJ/mol。     

生物质与煤的混合燃烧实验研究

为了解生物质和煤的混燃特性,利用热天平对生物质、煤及其混合试样进行了热重实验研究,考察各试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,并对实验数据进行了分析处理,求出了反应的动力学参数活化能E和频率因子A.结果表明,同烟煤比较,生物质有较低的燃烧特征温度和较快的燃烧速率;在烟煤中加入生物质共燃后,着火燃烧提前,同时可以获得更好的燃尽特性.     

生物质焦与煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,采用非等温燃烧的方法对生物质热解产物——生物质焦与两种无烟煤混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究,考察了不同配比的混合试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能Ea和指前因子A.结果表明:活化能和指前因子均随混煤中生物质焦比例的增加而降低,存在动力学补偿效应;煤中掺入生物质焦后,试样燃烧的第一阶段和第二阶段的活化能分别呈现出"U形"曲线和"阶梯形"曲线的规律,且对混合燃料热解过程的作用要优于对固定碳燃烧过程的作用;活化能的计算表明生物质焦的存在有助于改善煤的着火性能,对煤的燃烧有催化促进作用.     

生物质裂解焦油的燃烧特性及动力学模型

采用热重分析法对生物质裂解焦油的燃烧过程进行了研究 ,探讨了生物质油的燃烧特性及升温速率对燃烧温度的影响 ,并根据微分热重曲线 ,建立动力学模型 ,计算燃烧反应的动力学参数。结果表明 ,生物质油的燃烧过程可分成 3段 ,其动力学模型可用 3个一级反应表示     

生物质快速热解制备生物油

大规模生物质快速热解制取生物油将成为解决液体燃料短缺的一个重要途径。总结了热解所需的原料预处理要求,介绍了各种热解反应器目前的应用状况,重点介绍了利用热解副产物(焦炭和燃气)实现自热式热解液化的工艺技术及其关键问题,并结合3种比较成熟的热解反应器介绍了最佳的自热式热解工艺,随后阐述了热解产物中的固体颗粒分离以及生物油冷凝的工艺,阐述了生物油生产、存储和运输过程中的环境、安全和健康问题。     

Kinetics of petroleum coke/biomass blends during co-gasification

The co-gasification behavior and synergistic effect of petroleum coke, biomass, and their blends were studied by thermogravimetric analysis under CO₂ atmosphere at different heating rates. The isoconversional method was used to calculate the activation energy. The results showed that the gasification process occurred in two stages: pyrolysis and char gasification. A synergistic effect was observed in the char gasification stage. This effect was caused by alkali and alkaline earth metals in the biomass ash. Kinetics analysis showed that the activation energy in the pyrolysis stage was less than that in the char gasification stage. In the char gasification stage, the activation energy was 129.1–177.8 kJ/mol for petroleum coke, whereas it was 120.3–150.5 kJ/mol for biomass. We also observed that the activation energy calculated by the Flynn–Wall–Ozawa (FWO) method were larger than those calculated by the Kissinger–Akahira–Sunosen (KAS) method. When the conversion was 1.0, the activation energy was 106.2 kJ/mol when calculated by the KAS method, whereas it was 120.3 kJ/mol when calculated by the FWO method.     

预处理对兰炭燃烧性能的影响

针对兰炭中碱金属含量过高,燃用中会出现严重的结渣问题,采用热重分析法研究不同预处理方式对兰炭燃烧特性的影响.研究表明,碱金属对兰炭热解燃烧存在催化作用,所以预处理使燃烧热重(thermogvimetry,TG)和微热重(derivative thermogvimetry,DTG)曲线向高温区偏移,燃尽温度和最大燃烧温度升高,水洗和酸洗后综合燃烧特性指数减小,但酸洗降低程度较小.兰炭经过液固比为30、45水洗后,活化能约提高4.56 kJ/mol,经过40、70℃热水水洗后,活化能约降低5.06 kJ/mol.兰炭经过不同液固比和不同温度热水水洗后活化能差别不大,但经不同质量分数盐酸洗涤后,活化能降低幅度差异较大.实验结果可为兰炭在火力发电行业应用提供参考.     

Structure properties of pyrolytic lignin extracted from aged bio-oil

Fast pyrolysis is a promising technology that can convert biomass into liquid.Bio-oil is one such product,known not only as a greenhouse gas-neutral energy source,but also an opportunity to reduce reliance on fossil fuels.Pyrolytic lignin,a fine homogeneous powder,is the water-insoluble fraction of bio-oil and it contributes to the instability of bio-oil.Additionally,pyrolytic lignin can be used in commercial materials such as adhesives in the wood-based panel industry.This paper presents the structural characterization of pyrolytic lignin extracted from aged bio-oil and the relationship between its properties and the treatment temperature of the aged bio-oil.Pyrolytic lignin samples were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy,gel permeation chromatography,differential scanning calorimetry,thermogravimetric analysis and proton nuclear magnetic resonance spectroscopy.The average molecular weight of pyrolytic lignin increased from 700 to 1000 g/mol with increasing aging temperature (6-50°C).Differential scanning calorimetry showed that the glass transition temperature of pyrolytic lignin increases with lower heating rate and higher treatment temperature of bio-oil.An increase in the initial decomposition temperature and the temperature at 95 wt% weight loss of the aged pyrolytic lignin in thermogravimetry were observed for the bio-oil aged at higher temperature.An increase in residue weight of aged pyrolytic lignin was found in bio-oil aged at higher temperatures.     

不同粒径城市污泥热解和燃烧动力学研究

采用德国耐驰公司STA 409pc热重分析仪,对3个不同粒径的污泥颗粒(d≤0.25mm,0.25mm0.83mm)以升温速率20℃/min在纯氮和空气气氛中进行实验,并对污泥进行了元素分析和工业分析,对金属的含量进行测定.采用MATLAB 7.11.0(R2010b)中的surface fitting tool进行平面拟合的方法计算了相关的动力学参数.结果表明,污泥的热解可以分为3个阶段:水析出阶段(100～180℃)、挥发份热解阶段(205～550℃)和部分难挥发有机物与无机物的降解阶段(550～900℃).而污泥的燃烧可以分为4个阶段:水析出阶段(100～180℃)、挥发份的燃烧阶段(180～475℃)、碳燃烧阶段(475～595℃)和无机盐分解阶段(595～900℃).不同粒径下污泥热解第2阶段活化能约为48kJ/mol,反应级数为1.5～1.8.燃烧第2阶段的活化能约为33kJ/mol,反应级数为1.1～1.8.燃烧第3阶段活化能约为176kJ/mol,反应级数为1.1～1.2.     

生物油分离提质及CMA类环保型融雪剂的制备

通过对低质生物油进行分离提质,使生物油由原来的pH=2.52提高到pH=5.47,说明生物油中的羧酸已基本分离除去。生物油分离前后的红外光谱分析结果表明,分离提质后生物油中羧基峰(1600cm-1左右)已经大大减弱。从生物油中分离出的水相含有大量的羧酸,可用于制备醋酸钙(镁)盐类融雪剂,其产物经红外光谱分析和X射线衍射光谱分析证明了该产品的结构。     

利用微藻热解生产生物燃料的研究进展

藻类具有生物量大、易繁殖、生长周期短、短时间内便可获得大量藻体且不占用耕地面积等许多优点。通过热解等方法,可将藻类细胞转化为非常好的可再生生物能源,这是解决能源危机的一个有效途径。     

玉米秸秆热解液体产物热值的测定

基于玉米秸秆热解液体产物不易直接被点燃的问题,提出了利用无水乙醇作为助燃剂诱发其燃烧,然后在量热仪上准确测定热值的新方法.实验表明,在该液体产物中加入20%左右的乙醇,可以确保检测样品被点燃.6次实验的平均结果表明:其高位热值为9 561kJ/kg,干基热值为17 383kJ/kg,相对标准偏差为1.42%,这些数据为生物油的应用研究提供了依据.     

不同气氛下氟醚橡胶热分解动力学的对比研究

利用热失重分析方法(TGA),研究了氟醚橡胶生胶在空气和氮气中的热分解规律,并探讨了五种升温速率下的热分解动力学.应用Flynn-Wall-Ozawa法计算获得了其热解过程的动力学参数,并利用Popescu法推断得到了热解过程的反应机理函数.研究结果表明:氟醚橡胶生胶只呈现出一个主要的热失重峰;升温速率越大,热分解温度越高;氮气中更稳定且氧气对其热分解有一定的促进作用;空气中的热分解活化能平均值为172.5kJ/mol,氮气中的为260.9kJ/mol;两种气氛下,热解过程均不能由单一的机理函数来描述;空气中,340℃~370℃阶段机理符合相边界反应,球形对称,370℃~380℃阶段机理函数符合Ginstling-Brounshtein(G-B)方程,380℃~400℃阶段符合Zhuralev(Zh)方程;氮气中,400℃~430℃阶段机理函数符合Ginstling-Brounshtein(G-B)方程,430℃~460℃阶段机理符合相边界反应,球形对称.     

Fe助催Bi-Mo系催化剂复阻抗谱的研究

采用复阻抗频谱技术,研究Bi-Mo系丙烯选择氧化催化剂助催剂Fe的不同量与电导活化能和催化剂性能的关系。结果表明:当Fe/Bi小于4/6时,电导活化能由没加Fe时的485kJ/mol降于160kJ/mol.这时丙烯氧化为丙烯酸的选择性明显增加;Fe/Bi超过该限度后,电导活化能上升,选择性下降,此现象与体系中钼铁酸铋固溶体的形成和消失有关。