玉米秸秆颗粒燃料热解气化试验研究

以玉米秸秆颗粒燃料为原料,研究了生物质空气热解气化(下吸式固定床气化炉)、富氧热解气化(鼓泡式流化床气化炉)和无氧热解气化(慢速连续热解气化炉)的热解气化特性.三种热解气化装置并联,共用一个控制系统,产生的生物质燃气经过冷凝器等后进入储气柜.燃气成分由气相色谱分析,成型颗粒、颗粒炭、生物油热值采用快速量热仪测量分析.结果显示,空气热解气化在热解温度为660~670℃时燃气低热值最高,约为3.91~4.44MJ/Nm3;富氧热解气化燃气低热值最高可达8.48~9.38MJ/Nm3(热解气化温度为575~750℃时);无氧热解气化在热解温度为380~530℃时的燃气低热值约为14.51~16.49MJ/Nm3,并可联产生物炭、生物油等.     

溶剂预处理对淮南煤热解产物分布的影响

采用吡啶(Py)、四氢呋喃(THF)和CS_2作为单一溶剂分别对淮南煤(HN)进行了溶胀处理。根据热解气析出速率、组成及热解半焦、焦油、热解水等产物分布,结合热重分析,系统考察了溶胀煤的热解行为。实验结果表明,溶胀煤的热解产物分布有显著改善,热解气体积和热解焦油有不同程度的增加,热解水产率降低;CS_2和THF溶胀煤的热解气析出速率明显增大,Py溶胀煤的热解焦油产率最高,比HN原煤热解时产率提高了5.99%(质量分数,干燥无灰基),这表明溶剂和煤结构间有交互作用,从而提高溶胀煤的热解焦油产率。     

一种生物质与煤混合流化床气化方法及其装置

江苏大学的“一种生物质与煤混合流化床气化方法及其装置”被授予发明专利．该发明涉及能源设备，是一种无焦油产生，且工艺简单，能生产高热值煤气的生物质和煤混合的气化方法及其装置．以生物质、煤两种物质为气化原料，流化床气化炉采用供风燃烧和供蒸汽气化的间歇工作；在供风燃烧阶段，煤和风供入炉内，使气化炉的煤料在流化状态下燃烧，放出热量；在气化阶段，向气化炉供入水蒸气和生物质，使高温碳料层在流化状态下发生水煤气反应、生物质在高温下干馏热解气化反应，所产生的高热值煤气经降温除尘处理后进入煤气净化系统；突出了生物质挥发分高，固定碳少，易于高温干馏热解，而煤固定碳高，灰熔点高，易于燃烧形成高温料层的优点，通过两者有机地融合可生产出不含焦油的高热值的燃料气．     

陕北低阶烟煤回转热解反应特性

针对陕北低阶烟煤在回转式反应器中的中低温热解过程,考察热解温度、粒径等级、回转速率对粉煤热解反应规律的影响。结果表明:相比于粒径和回转速率,热解温度对热解规律的影响最为显著;随着热解温度升高,半焦产率降低,半焦中挥发分明显减少;焦油产率先增大后减小;热解气中H_2体积分数增加,CH_4体积分数减少;煤样粒径为3～4 mm时,热解焦油产率达8.48%;粒径变化在一定程度上影响半焦和热解气的产物分布与性质;提高回转速率有利于挥发分的析出,焦油和热解气产率有所增加;煤粒热解粉化程度随着热解温度升高、煤样粒径增大、回转速率提高而加剧;过高的回转速率会导致热解焦油中机械杂质含量增大,恶化产物性质。     

新鲜生物质热解气化半焦特性的FTIR研究

为了更全面地研究新鲜生物质的热解气化过程,对二种新鲜生物质不同热解气化条件下的半焦特性进行了研究。采用傅立叶变换红外光谱(FT IR)法分别考察了温度和水分对生物质热解气化半焦特性的影响。结果表明,生物质在200℃热解后各种基团量增大,此后随着热解温度的升高各基团呈逐渐减小的趋势;水分的存在有利于-OH、C=O基团脱落或转化。     

在固定床中煤加压热解特性研究

作者对小龙潭煤和义马煤在固定床中进行加压热解试验,分别用 N_2和 H_2作载气,对热解产生的焦油、热解气、热解水和残炭进行测定和分析。实验结果表明:煤在压力加氢热解(H_2压31kgf/cm~2)条件下与在 N_2气氛中加压热解(N_2压31kgf/cm~2)条件下比较,焦油产率分别提高100%(小龙潭煤)和77.9%(义马煤),焦油中酸性组分含量下降,热解气和热解水产率都有较大的增加,残炭产率有较大幅度的降低,     

CaO基催化剂在生物质热解中原位脱碳作用研究

研究了CaO基复合催化剂在生物质热解过程中的原位脱碳作用,通过气相色谱仪分析热解气体产物组分及含量。结果表明,CaO基复合催化剂可以原位吸附生物质热解过程中产生的CO₂,达到生物质定向催化转化的目的。使用Fe-CaO、Ni-CaO复合催化剂可使生物质热解液相产物产率降低至20%以下,而气体产率提高,最高可达67.1%。Ni-CaO催化热解条件下气体产物中H₂含量最高可达52.9%,同时φ(H2)/φ(CO)达到2.6,改善了热解气品质。     

铁精矿内配某生物质高温高压热解及其还原行为研究

以生物质为还原剂,在温度为1 040℃、压力为30 kPa下对铁精矿内配生物质热解气化及其还原行为进行研究。研究结果表明：初期热解产生了酚类等大分子碳氢氧化合物液相,并与铁精矿形成了焦油包裹体,显著迟滞了生物质挥发分的释放;外配水和铁精矿中的晶格氧促进了大分子碳氢氧化合物逐步氧化为酮类、酸类化合物,并最终转化为CO和H₂等还原性气体;铁精矿还原生成了铁晶须,部分形成了碳铁化合物,实现了铁氧化物的高效快速还原,入炉50 min时,金属化率达96.72%。     

管式炉中温度对玉米秸秆慢速热解特性的影响分析

热解终温和升温速率是玉米秸秆热解的重要影响因素。基于玉米秸秆慢速热解原理,采用热重和管式炉热解取样方法对玉米秸秆的慢速热解特性进行实验分析。取升温速率(20℃/min,30℃/min,40℃/min,50℃/min,60℃/min)和终温(300℃,400℃,500℃,600℃,700℃)作为影响因素,以热解产物(残炭、生物质焦油和热解气体)的产率作为评价分析指标,并对不同终温条件下的热解气体成分进行定量分析。试验结果表明,随着升温速率的增加(20~60℃/min),残炭产率和气体产率略有变化;而焦油产率有较大幅度的提升,可从12%提升至18%。热解终温的升高,使固体残渣中的挥发分进一步析出,残炭产率下降;终温为600℃时,焦油产率达到极大峰值,最高可达18%,峰值温度前,焦油产率随终温的增加而增加,当终温大于峰值温度后,焦油产率迅速减少;气体产率随温度的升高而增加,热值也随之增加,在700℃时,低位热值为10.22MJ/Nm~3。     

生物质高温热解气、液、固三相产物及碳烟生成特性

为了研究生物质高温热解气化特性,特别是在此过程中碳烟的形成机理,在一维沉降炉内对麦秆和杨树木屑于900~1 300℃进行高温热解,收集热解产生的气、液、固三相及碳烟产物,对热解产物的产率(产物与生物质干基的质量比)、形貌及组分进行分析,对比了两种生物质热解产物特性并重点分析热解碳烟的形成机理。结果表明,麦秆、木屑热解碳烟的产率随着温度的升高而升高,分别为0.28%~2.40%和0.34%~6.30%,热解焦炭的产率随着温度的升高逐渐降低,分别为2.8%~7.3%和0.29%~2.9%。木屑由于具有较高的木质素和纤维素组分,会产生更多的碳烟;麦秆由于具有高灰分和抽提物含量,会生成更多的焦炭。麦秆的不凝性气体产率为47%~69%,木屑的为59%~77%,热解产气率总体随温度的升高而升高。两种生物质热解的焦油产率均低于1.6%,温度升高至1 200℃时焦油完全转化,焦油的组分几乎均为芳烃类物质。生物质的热解过程中,在900~1 100℃时,碳烟的形成为小分子烃类气体裂解和大分子焦油缩聚机理共同作用的结果,在温度超过1 100℃时,增长的碳烟主要是通过小分子烃类气体裂解的途径生成。     

生物质微波热解制气研究进展

 生物质微波热解具有反应速率快、易于控制、安全无污染等优点,但在制气方面存在产率不高、热值较低等问题,严重制约了生物质能的全面与高效利用。简述了微波热解原理,梳理了微波辅助热解技术在提升产气产率及热值、高效脱除焦油、抑制污染物生成和降低系统能耗4个方面的国内外最新研究现状,评述了当前实验用焦油模型化合物存在的局限性以及焦油在转化与脱除过程中所面临的问题,并给出了科学合理的建议。     

不同农业生物质废弃物的热解特性及动力学对比

为了充分利用农业生物质废弃物进行热解气化,以玉米芯、花生壳、稻壳和稻秸为研究对象,以高纯氮气为载气,通过热重分析和质谱分析联用技术,考察了其热解过程的失重机制、热流变化规律、小分子可燃气体(CO,H_2和CH_4)的释放规律及综合热解特性.结果表明,生物质的热解失重主要发生在220~410℃,玉米芯在该区间的失重最高,占总失重的80%~90%;挥发分综合释放指数D:玉米芯稻秸稻壳花生壳,活化能:稻壳玉米芯稻秸花生壳,固体剩余物:稻壳花生壳稻秸玉米芯,总体上看,玉米芯和稻秸的热稳定性较差,而稻壳和花生壳的热稳定性较好;通过Coats-Redfern法计算得到了相应的活化能和频率因子,计算结果与热重试验基本一致.     

重庆地区7种生物质的成分分析及热重实验

对重庆地区的玉米秆、玉米芯、高梁秆、稻秸、麦秸、黄桷树、竹子等7种生物质进行了工业成分分析与干基化学组成分析,并用热重分析仪对7种生物质的热解特性进行了热重实验．通过对热失重曲线分析,研究了生物质种类、加热速率、样品粒径、压力对生物质热解特性的影响,得到了最大热解速率对应温度及反应活化能、频率因子等热解反应动力学参数,     

3种不同原料生物油主要化学成分的GC-MS分析

以玉米秸、麦秸和棉秆为原料,采用自制固定床热裂解反应器,在400、450、500和550 ℃等4个温度下进行了热裂解液化实验,获得了3种物料的生物油。反应温度为500 ℃时,3种生物质热裂解产油率最高。采用气质联用仪测定了500 ℃热裂解得到的3种原料生物油的化学组分和含量。结果表明,生物质原料种类对生物油的化学成分及含量的影响比较显著。每种原料制取的生物油都存在自己独有的化合物且含量也存在一定的差异,但主要化学族类大体相同。玉米秸热裂解油中酮类物质最多,酸类次之;麦秸和棉秆热裂解油中酸类物质居多,酮类物质次之。     

生物质焦油的特性分析及提质研究

对生物质气化过程中产生的焦油进行了理化特性的研究,包括闪点、燃点、密度、黏度和酸度的分析,并对典型生物质焦油进行了工业分析和元素分析,重点研究了生物质焦油蒸馏前后成分的变化,结果表明,蒸馏后的桦木屑焦油、秸秆焦油和稻壳焦油的理化特性无明显差别;三类焦油的发热量、水分和灰分相近,但是元素组成的百分比有差异;焦油经过蒸馏后成分种类从45种增加到147种,馏分中可辨识的成分种类增加,可利用性增强.     

Kinetics study on biomass pyrolysis for fuel gas production

Kinetic knowledge is of great importance in achieving good control of the pyrolysis and gasification process and optimising system design. An overall kinetic pyrolysis scheme is therefore addressed here. The ki-netic modelling incorporates the following basic steps: the degradation of the virgin biomass materials into pri-mary products ( tar, gas and semi-char), the decomposition of primary tar into secondary products and the continuous interaction between primary gas and char. The last step is disregarded completely by models in the literature. Analysis and comparison of predicted results from different kinetic schemes and experimental data on our fixed bed pyrolyser yielded very positive evidence to support our kinetic scheme.     

Pretreatment of biomass by torrefaction

Agricultural biomass has some drawbacks such as high moisture content, low energy density and wide distribution and as a result, the cost of transport and storage are high. Moreover, raw biomass has poor grindability so its use in a pulverized boiler or entrained flow gasifier is difficult. Torrefaction is a mild pyrolysis process carried out at temperatures ranging from 200°C to 300°C to deal with these problems. The cotton stalk and wheat straw were torrefied in a fix-bed reactor at moderate temperatures (200°C, 230°C, 250°C, 270°C and 300°C) under N₂ for 30 min. The biomass chars after torrefaction had higher energy density and improved grindability characteristics compared with raw biomass and they also showed hydrophobic characteristics. The volatiles consist of a condensable fraction and a non-condensable fraction. The former mainly contained water and tar (organic products but mainly acetic acid). The non-condensable products are typically comprised of CO₂, CO and a small amount of CH₄ and even trace H₂. The volatiles increased with an increase in the torrefaction temperature but the solid yield and the energy yield decreased. However, the grindability and energy density of the biomass char showed great improvement. A kinetic study on the generation of the main non-condensable gases was undertaken and we conclude that the gases are formed by parallel independent first-order reactions. Characteristic kinetic parameters for the generation of each gas were determined.     

在管式炉中生物质热解的机理

介绍了在管式热解炉中生物质的热解过程．以稻壳为原料，探索生物质在管式热解炉中的反应特性．三种产物(气体、焦油和木炭)单独收集并进行了分析．研究分析了反应温度对热解产物的影响，发现产气中氢气的百分含量随着热解温度的提高明显增加，二氧化碳的百分含量则随着温度的提高而减少．     

生物质气化炉智能控制器设计

生物质气化炉采用秸秆热解制气,适用原料广泛.由于气源没有液化气、管道燃气稳定,气阀控制过程复杂,存在不少安全隐患.阐述了生物质气化原理,制气控制流程;将原生物质气化炉的手动控制改为自动控制;给出了系统硬件设计及软件实现方法;通过实验调试控制程序.结果表明,基于PLC的智能控制器,解决了气化炉手动控制阀多、控制过程繁杂、操作人员专业水平要求较高的难题,有助于生物质可再生能源开发利用和减碳减排.     

昭通褐煤及其低温热解产物的性质研究

昭通褐煤储量大、埋藏浅、易开采,对其进行低温热解后,可以得到多种用途的产品。对昭通褐煤及其热解产物性质的实验研究表明,煤焦油含氧高,含硫低,轻柴油馏分高达60%,可直接用作燃料油,或用于生产轻柴油;热解煤气热值约为18MJ/m3,属中热值煤气,可用作城市煤气或工业锅炉的燃料;半焦着火点低,热值约为20MJ/kg,可作为清洁燃料用于发电或民用;褐煤灰的主要组分是氧化钙和氧化硅,可用于生产水泥或建材。