生物质烧结燃料性能优化研究

烧结生产过程产生了包含颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和二口恶英的高温烧结废气.为减少烧结污染物排放,制备新型生物质燃料取代烧结矿石燃料,通过生物质炭化、生物质成型等对比实验确定优化生物质燃料最优实验条件.实验结果表明:锯末炭化分为两个阶段,在室温(25℃)~400℃适宜炭化升温速率为5℃/min,在400~600℃适宜炭化升温速率为20℃/min,锯末燃料适宜成型压力为50 M Pa.通过对适宜条件下制备的生物质烧结燃料与烟煤和焦炭进行对比实验,其比表面积、孔容孔径和燃料燃烧性能大幅改善,接近矿石燃料.     

新生态MnO2对苯酚臭氧化反应的催化作用

以新生态MnO2作为催化剂对模拟苯酚废水进行了臭氧化处理,考察了不同条件对苯酚催化臭氧化过程的影响.结果表明,新生态MnO2对体系臭氧化过程中苯酚的降解和COD的去除有显著的促进作用,含催化剂时反应动力学受体系pH的影响程度明显减小.新生态MnO2对苯酚臭氧化反应的催化性能优于凹凸棒土.     

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.     

基于电镜的生物质成型燃料锅炉结渣机理研究

目前市场上已出现生物质成型燃料燃烧设备,由于结渣等因素影响,限制了这种生物质成型燃料燃烧设备的推广与应用.结渣不仅会对燃烧设备的热性能造成影响,而且危及燃烧设备的安全性.在生物质成型燃料炉渣电镜实验的基础上,揭示生物质成型燃料锅炉结渣的过程并得出预防和防止结渣措施.     

煤与生物质掺混燃烧特性

为实现能源高效清洁利用,利用热重分析法分别研究不同煤(兰炭、大同无烟煤)和生物质(稻壳、烟梗和玉米芯)以及二者混燃性能,分析生物质掺混种类、水洗预处理、掺混比例和升温速率对煤与生物质掺烧的着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性以及动力学特性的影响。结果表明:相比于煤单独燃烧,生物质与煤掺烧的着火温度和燃尽温度降低,煤的燃烧性能有所改善;预处理使燃烧曲线向高温区偏移,碱金属元素对燃料热解燃烧存在催化作用;随着稻壳掺混比例的提高,煤与生物质掺烧特性得到进一步提升,混合燃料反应活化能降低;提高升温速率,兰炭与稻壳燃烧曲线向高温区移动,综合燃烧特性指数增大,混合燃料反应活化能进一步减小;30%稻壳和70%兰炭混合燃料在升温速率20℃/min下燃烧产生协同效应。实验结果为煤和生物质在火力发电行业的应用提供参考和理论依据。     

热重分析法研究不同添加剂对煤粉的催化燃烧

采用热重分析法和统计分析方法研究了原煤及加入不同添加剂后煤粉的燃烧效果.加入质量分数为2%的MnO2、CaO和CeO2可将原煤的活化能由98.07分别降至73.73、78.50和76.45 kJ·mol-1,原煤的燃烧放热峰温度也随之降低,由534.2分别降至482.7、489.4和484.9℃,但对氧化放热峰温度影响不明显,两者作用结果可将原煤氧化峰与燃烧峰对应温度差减小约30℃.添加剂对煤粉燃烧活化能和燃烧峰温度的影响规律符合玻尔兹曼方程拟合的函数关系,燃烧放热峰对应温度降低,活化能也减小,可通过煤样差热分析曲线中燃烧峰对应温度值粗略估计煤样的活化能.     

热重分析法研究不同添加剂对煤粉的催化燃烧

采用热重分析法和统计分析方法研究了原煤及加入不同添加剂后煤粉的燃烧效果.加入质量分数为2%的 MnO2、CaO 和 CeO2可将原煤的活化能由98.07分别降至73.73、78.50和76.45 kJ·mol?1,原煤的燃烧放热峰温度也随之降低,由534.2分别降至482.7、489.4和484.9℃,但对氧化放热峰温度影响不明显,两者作用结果可将原煤氧化峰与燃烧峰对应温度差减小约30℃.添加剂对煤粉燃烧活化能和燃烧峰温度的影响规律符合玻尔兹曼方程拟合的函数关系,燃烧放热峰对应温度降低,活化能也减小,可通过煤样差热分析曲线中燃烧峰对应温度值粗略估计煤样的活化能.     

水泥窑用煤燃烧动力学研究

采用热重分析法对南宁无烟煤在加入催化剂ZnO、NaClO4、Na2Cr2O7、Fe2O3和MnO2前后的燃烧动力学特性进行研究。结果表明,添加的5种催化剂都具有催化效果,但对煤燃烧动力学特性影响程度有所不同;催化剂Na2Cr2O7能改变燃烧反应机理,提高煤的燃烧速率,更有利于煤的完全燃烧;催化剂能够不同程度地降低煤燃烧的表观活化能,使煤的着火点降低;5种催化剂的催化效果依次为:Na2Cr2O7>NaClO4>ZnO>Fe2O3>MnO2。     

生物质垃圾与煤混烧污染特征的研究

对不同配比复合垃圾衍生燃料做实验试烧,并对燃烧产生的NOx、SO2等燃烧排放污染物进行了监测.利用扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)结合联用技术观察了生物质垃圾与煤混合压制燃料的燃烧颗粒的微观形态特征.结果表明,随着生物质比例的加大,发现飞灰颗粒有细化的现象.Cl元素的排放主要出现在燃烧初期.钾的主要存在形式是氯化钾.飞灰颗粒的所有能谱分析中并没有检测到重金属元素的存在.     

催化臭氧化降解土霉素的研究

采用Mn^2 ／MnO2复合催化剂催化臭氧化降解土霉素,结果表明Mn^2 ／MnO2复合催化剂具有较好的催化臭氧化性能．与单独臭氧化相比,反应20min后土霉素去除率由原来的2．4％提高到77．2％,60min后土霉素去除率由原来的44．5％提高到93．6％．Mn^2 ／MnO2催化剂的作用机理是催化臭氧分解产生了高活性的氧化剂——羟基自由基．     

复合生物质燃烧性能的数值模拟及实验

为探究复合生物质的燃烧性能,以圆筒形燃烧室的锅炉为例,利用FLUENT软件建立数学燃烧模型,并选取玉米秸秆、棉秆、木屑和稻秆4种生物质作为模拟燃烧的燃料。分析4种生物质单独燃烧时燃烧室中心截面的温度分布,结合分析结果将玉米秸秆分别和木屑、稻秆按照不同的质量配比方案进行混合燃烧模拟,并对4种生物质及复合生物质做单烧及混烧实验验证。研究结果表明：4种生物质燃烧时燃烧室中心截面最高温度的排序为玉米秸秆>棉秆>木屑>稻秆,玉米秸秆的最高温度比其它3种生物质高100K以上;生物质的燃烧性能受一次风速、风温及自身含水率的影响较大;混烧明显好于单烧,实验验证玉米秸秆与木屑、稻秆的最佳质量配比分别为3:1、7:3,此时燃烧室中心截面的最高温度混烧比单烧分别提高90K和92K,且复合生物质提高了单一生物质的燃烧性能。     

生物质成型技术的研究

以玉米秸秆、杨树锯末和梧桐树叶生物质为研究对象,经收集、破碎等预处理后,常温下装入成型模具进行成型实验。研究成型压力、含水率及原料粒径对生物质成型效果与成型成品物理特性的影响。为生物质成型燃料的生产和使用,燃烧设备的研制以及合理选择燃烧设备的种类提供理论基础。     

煤中掺混生物质混烧的热重分析及动力学特性

松木屑作为一种废弃的生物质资源,如能将其回收与煤粉掺混后作为锅炉燃料燃烧将具有重大的意义。利用热重分析仪研究了印尼煤与松木屑不同掺混比例(0%、15%、30%、45%、100%)对煤粉燃烧特性的影响,并计算出各掺混不同比例生物质下的动力学参数。结果表明:煤粉中掺混不同比例的松木屑燃烧后其着火温度提高,燃尽温度降低,综合燃烧特性指数降低;在掺混比例为15%时对煤的燃烧特性曲线影响不大,所以掺混15%的生物质是最合理的。随着生物质掺混比例的增加其活化能减少,频率因子降低,在掺混比例为15%时活化能最小,再增加比例后其活化能变化不大。不同掺混比例下反应活化能和频率因子之间存在动力学补偿效应。     

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     

生物质成型燃料洁净生产分析

为了定性和定量地对生物质成型燃料进行清洁生产评价,以平模和环模为成型设备的生物质一体化成型燃料生产系统为例,分析了生物质成型燃料工艺选择合理性、参数控制的有效性、生产稳定性、设备自动化程度、设备布置的合理性、公用工程节能要求等生产工艺与装备要求指标,新鲜水耗系数、能耗系数、物耗系数、清洁能源消耗系数、资源有毒有害系数等资源能源利用指标,产品合格率、产品寿命、有害产品系数等产品指标.结果表明:生物质成型燃料符合国家政策、工艺选择合理,从源头上杜绝了污染物的产生,消除了末端治理的压力;同时该系统生产稳定、自动化程度高、设备布置合理、能耗低;生产系统的新鲜水耗系数几乎为零,物耗系数小、能耗系数小、清洁能源消耗系数小、资源有毒有害系数极低;同时,生物质成型燃料是一种合格、耐烧和十分清洁的产品.     

用于高性能超级电容器的基于蚕沙的二氧化锰/碳纳米复合材料

MnO₂/biomass carbon nanocomposite was synthesized by a facile hydrothermal reaction. Silkworm excrement acted as a carbon precursor, which was activated by ZnCl₂ and FeCl₃ combining chemical agents under Ar atmosphere. Thin and flower-like MnO₂ nanowires were in-situ anchored on the surface of the biomass carbon. The biomass carbon not only offered high conductivity and good structural stability but also relieved the large volume expansion during the charge/discharge process. The obtained MnO₂/biomass carbon nanocomposite electrode exhibited a high specific capacitance (238 F·g?1 at 0.5 A·g?1) and a superior cycling stability with only 7% degradation after 2000 cycles. The observed good electrochemical performance is accredited to the materials’ high specific surface area, multilevel hierarchical structure, and good conductivity. This study proposes a promising method that utilizes biological waste and broadens MnO₂-based electrode material application for next-generation energy storage and conversion devices.     

生物质燃烧特性与动力学分析

为丰富农林业生物质利用方式,通过热重分析法研究生物质在不同条件下的燃烧特性及其动力学特性。研究表明,不同生物质燃烧特性明显不同。稻壳经不同温度水洗后综合燃烧特性指数增加,最大燃烧速率提高6.0~7.6 %/min,燃烧活化能高于原样,且在一定范围内水洗温度越高,焦炭燃烧阶段活化能越小;提高升温速率,生物质的着火温度、燃尽温度、残余率、最大燃烧速率及综合燃烧特性指数提高;生物质的燃烧反应遵循一级反应动力学模型,相关系数达0.955以上,挥发分析出燃烧阶段活化能均大于焦炭燃烧阶段。该实验结果可为生物质在火力发电行业应用提供参考。     

基于FLIC软件的生物质层燃数值模拟

为了优化链条炉燃烧,基于FLIC模拟平台对我国东北地区某7 MW生物质层燃热风炉进行数值模拟.模拟结果表明,燃烧过程大致可分成3个阶段,依次是位于炉排上0～0.5m的水分蒸发段、0.5～2.1m的挥发分逸出燃烧段以及1.0～2.8m固定碳燃烧阶段.该燃料挥发分占比较高,析出后床层厚度明显减薄,一次风温过低导致固定碳燃尽率低,所以可以适当提高一次风温.根据燃料处于不同燃烧阶段,按需供风,如,在挥发分逸出燃烧阶段提供总风量的80%～90%,在固定碳燃烧阶段提供总风量的10%～20%,以此提高燃烧效率,并可以根据烟气温度对拱角以及炉拱覆盖长度进行结构优化,增强炉拱的引燃以及燃尽作用.本文根据模拟所得结果提出对一次风以及其供风方式的优化策略,从而达到优化燃烧的目的.     

生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥

对生物质松木锯末和烟煤还原焙烧高铁拜耳法赤泥进行对比试验研究,包括还原温度、还原时间、还原剂用量对还原效果的影响.生物质松木锯末还原高铁拜耳法赤泥所需还原温度低而且还原时间短最终还原效果较好.试验通过热分析和X射线衍射、动力学研究结果揭示出生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥机理.同时确定了生物质松木锯末中低温还原的最佳还原条件.研究表明生物质松木锯末为赤泥质量分数的20%,还原温度为650℃,还原时间为30 min可将赤泥完全磁化.生物质松木锯末热重试验分析表明250~375℃温度区间为锯末热解的主要阶段,350℃左右热解速率达到最大,450℃后热解反应趋于平缓;烟煤热重试验表明300~700℃温度区间为烟煤热解的主要阶段,450℃左右热解速率达到最大,650℃后热解反应趋于平缓.动力学研究表明锯末在300~400℃区间热解表观活化能比烟煤热解表观活化能要低很多,说明在此温度范围内锯末比烟煤更加容易发生热解反应.生物质能够中低温还原高铁拜耳法赤泥,还原温度比煤基还原的还原温度低200℃左右.