源头提质的高热值垃圾制衍生燃料热解产气特性

基于江苏省甪直镇城市生活垃圾源头提质后的高热值组分经过分选、破碎等工艺压制成RDF燃料,利用高温管式炉进行RDF热解实验,研究热解终温、物料配比、催化剂、温升速率和添加辅料等影响因素对RDF的热解燃料气的影响。研究结果表明:热解终温增大,热解效率及气体转化率都增大,温度越高,热解气中H2体积分数增大CO体积分数先减小后增大,CH4体积分数先增大后减小,CO2体积分数减小;随着RDF中生物质含量减小,生活垃圾含量增大,半焦及热解气先增大后减小;添加污泥的RDF热解效率及气体转化率分别增加2.85%和2.62%,CO和CH4体积分数增大,CO2体积分数减小;添加催化剂DHC-32的RDF热解气中H2体积分数大幅增加,CO2体积分数减小。快加热方式热解气产率增大,CO和CH4体积分数增大,CO2体积分数减小。     

热解温度对东胜褐煤等温热解的影响

对东胜褐煤进行等温热解试验,分析热解温度对褐煤热解气的组成、产量和热值的影响,并利用FTIR对褐煤及其热解产物半焦的主要分子结构进行分析。结果表明,随着等温热解温度的升高,褐煤热解产物半焦中脂肪烃类结构及含氧官能团减少;热解气中CO和H2的含量逐渐增加,CO2的含量明显降低,CH4和CnHm的含量先增加后减少,热解气的产量和热值明显增加;当热解温度为700℃时可得到较高热值的热解气,此时φ(H2)高达39.5%。     

气氛对煤热解过程中气相产物释放的影响

利用固定床热解装置对西部弱还原性宁夏灵武煤(LW煤)及对比煤样山西平朔煤(PS煤)进行研究,考察了以N2、N2(80%)/CO2(20%)以及N2(98%)/O2(2%)(体积分数)为热解气氛时,热解气相产物的生成规律。实验结果表明,相同气氛下,LW煤受热分解生成的H2、CO和CO2的累积产率均比PS煤高,而CH4的累积产率比PS煤低。相对于N2气氛,在200~600℃范围内,CO2气氛中LW煤的H2累积产率降低,CH4的累积产率增加,PS煤CH4的累积产率显著下降;O2气氛降低了两种煤的初始热解温度,改变了气相产物的组成,从而使气相产物累积产率均大幅度增加。气氛对煤热解活性的影响与其还原程度有关,CO2对PS煤的影响作用明显,对LW煤的影响较小;而O2对弱还原性LW煤具有更强的影响作用。为我国西部弱还原性煤炭资源的综合利用提供基础理论依据。     

城市污水污泥热解实验及产物特性

采用外热式固定床热解装置，在250～700℃温度范围内对污水污泥进行了常压热解实验．研究了不同热解终温时固、液、气产物的燃料特性．结果表明，随着热解温度的提高，固体产物挥发分减少，固定碳和灰分增加，在250～450℃挥发分随热解温度变化较快，450～700℃时变化趋缓；固体产物热值在低温段较高，350℃时达到32475．6lkJ／kg，而后随热解温度的升高而降低．通过对热解油状产物性能评价，除N、S含量超标外，其他性能都可满足燃料油的要求（SH0536-95）．根据气相色谱的分析结果，温度在250～450℃时，热解气主要为CO2；在450～700℃时，气体中H2、CH4和CO等可燃气体含量逐渐增加，600℃时气体的热值最高，达到15530kJ／m^3．实际应用中在450～600℃下热解为宜．     

轮胎原料胶体的热解特性研究

提出热解可以作为废旧轮胎资源化处理的重要途径,选择轮胎原料胶体为对象,对其进行热重实验和固定床热解实验.结果表明:样品的失重温度区间在200~500℃之间,总失重率约为66%.热解实验发现,热解气主要由甲烷、氢气和二氧化碳组成;热解油的主要组成为单环芳香烃苯系物和含量高达19.77%的D-柠檬烯等较高价值的化合物.     

塑料在高频等离子体中的热解气化研究

采用高频电容耦合等离子体对塑料聚乙烯进行热解处理,重点考察热解气体产物的分布及组成,结果表明,热解产物中包括可燃气和热解碳黑,几乎没有发现焦油产生.高频N2等离子体热解时,热解气体中主要成分为H2、CH4以及其它有机小分子;进入气体中的C转化率低,而H转化率高.当采用水蒸汽等离子体热解时,热解除产生大量H2、CH4外,还有CO以及其它有机小分子气体产生,同时进入气体中的C转化率提高.     

矿物质对干酪根热解生烃过程的影响

利用热模拟实验,从热解生烃组成特征、生烃量、生烃动力学等方面探讨了矿物质对东营凹陷烃源岩干酪根热解生烃过程的影响。结果表明,矿物质改变了干酪根热解产物的组成,提高了干酪根热解总生烃量。低生烃率时,矿物质使干酪根热解过程的视频率因子增加;高生烃率时,矿物质使干酪根热解过程的表观活化能降低,活化能分布范围变窄,反应速度加快。矿物质对干酪根热解生烃过程的催化作用可借助于正碳离子反应机理进行解释。     

矿物质对干酪根热解生烃过程的影响

利用热模拟实验 ,从热解生烃组成特征、生烃量、生烃动力学等方面探讨了矿物质对东营凹陷烃源岩干酪根热解生烃过程的影响。结果表明 ,矿物质改变了干酪根热解产物的组成 ,提高了干酪根热解总生烃量。低生烃率时 ,矿物质使干酪根热解过程的视频率因子增加 ;高生烃率时 ,矿物质使干酪根热解过程的表观活化能降低 ,活化能分布范围变窄 ,反应速度加快。矿物质对干酪根热解生烃过程的催化作用可借助于正碳离子反应机理进行解释。     

含油污泥热解和燃烧的反应过程

热解与燃烧是两种有前景的含油污泥处理技术.利用热重-Fourier变换红外光谱仪对含油污泥的热解与燃烧过程进行了研究.结果表明,两反应过程均经历了干燥脱气、轻质油分反应、重质油分反应、半焦反应以及矿物质反应共5个阶段.由于O2的存在,燃烧过程的失重率大于热解过程,且以轻质油分反应阶段的失重差异最为显著.热解与燃烧过程的主要气体产物分别为HCS与CO2,气体产物的析出特性在低于600℃时差异明显.含油污泥的热解与燃烧在反应过程上较为相似,反应产物上则有明显差异.     

氧化钙对褐煤和无烟煤热解特性影响

为研究CaO对褐煤和无烟煤热解特性影响,采用实验室小型固定床反应器对锡林郭勒褐煤(X)和宁夏石嘴山无烟煤(SH),进行热解实验,研究了CaO对热解三相产物分布规律影响。实验结果表明:在500~600℃时,添加2%CaO后褐煤热解生成CO_2的产率小于未添加CaO煤样热解生成CO_2的产率,添加CaO与否对其他3种气体H_2,CH_4,CO产率影响不大;与未加入CaO的褐煤煤样相比,加入CaO的褐煤煤样在相应温度下热解气相产物产率小幅度降低,且随着热解温度的升高,加入CaO的褐煤煤样气相产物产率增加速率大于未加入CaO的褐煤煤样。褐煤脱挥发分主要在600℃之前的热解阶段,而对于无烟煤来说,CaO在中温热解阶段对挥发分的脱除具有促进作用。对于褐煤半焦来说,加入2%CaO一直作为灰分存在半焦中,且随着热解温度的升高,褐煤半焦在高温时反应活性较高,发生热缩聚反应,导致半焦中有机质含量降低,以上2种原因直接导致褐煤半焦灰分升高;对于无烟煤来说,灰分增加主要是由于CaO的加入。     

低次烟叶热解特性及动力学机理函数

采用固定床管式反应器,考察了热解温度对低次烟叶热解产物产率、组成的影响。利用热重分析仪,在不同的升温速率下对低次烟叶的热失重行为进行了研究,运用Coats-Redfern积分法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)积分法,结合双外推法确定其动力学机理函数。实验结果表明:随温度升高,热解油产率先增大,在400℃达到最大,为26.93%,然后开始下降;热解气产率不断增大;焦炭产率不断下降。热解油主要由酮类、酚类、呋喃类和含氮杂环化合物组成,热解气主要由CO、CO_2组成。低次烟叶的热解过程可以分为脱水干燥、快速热解和炭化3个阶段。主要热解区间第1段(T_0～T_(max))的最概然机理函数为D3(Jander方程),第2段(T_(max)～T_f)最可能的机理函数为D4(G-B方程)。     

城市固体废弃物热解气化处理气化段模型

采用热解气化方法处理城市固体废弃物，为研究气化段产气情况，建立了物理和数学模型．实验设备采用上吸式固定床反应器，过程不需外来能源供应，热解得到的垃圾碳部分燃烧用于提供整个过程所需的能量，最终通过热解和气化产生以CO、H2、CH4和N2为主要成分的可燃气，热值接近城市煤气．通过气化层3个典型反应和物料平衡及能量平衡，在垃圾质量不变时，得到不同垃圾成分、不同热解温度与生成的燃气各成分体积、总体积覆所需进风量及所需水蒸气量的合理匹配．并得出将垃圾热解气化炉的反应温度控制在800—900℃，能得到最佳产气量的结果．     

麦草碱法黑液热解的产物特性及释放规律

对麦草碱法制浆黑液固形物(BLS) 400 ～ 800℃热解产物组成特性进行了研究.采用气相色谱(GC)和气相色谱-质谱(GC-MS)对热解气相产物和液相产物组成进行了全面分析;利用扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)对固相产物的表面形貌及元素分布进行了表征.借助热重红外联用技术(TG-FTIR)探讨了热解过程中主要产物的释放规律.结果表明,BLS热解产物中,气相产物主要成分为H2、CO、CO2以及CxHy(CH4、C2H2、C2H4、C2H6)等,液相产物中主要是酚类、酮类、醇类、醚类、酸类、呋喃以及芳香化合物.TG-FTIR结果显示,BLS热解产物释放时间主要集中在l 000 ～2 000 s(300 ～600℃),此时BLS释放的产物主要为H2O、CO2、CH4、CO,以及烷烃类、芳烃类、酚醇类和酮类化合物.     

生物质快速热解过程中产物的在线测定

利用U形反应器与FTIR联动方法对7种生物质在600 ℃快速热解1 min时的热解产物进行了在线测定,同时还进行了不同温度(400 ℃和800 ℃)和添加二氧化硅、硅藻土、石灰石等对热解产物影响的研究.结果显示,不同生物质的热解产物有明显差别,但主要产物为CO,CO2,CH4,CH3CH ∶ CH2,CH3COCH3等;温度是影响生物质有机质分解产物组成的重要因素,低温(400 ℃)产物中的CO含量明显偏低,而醛类、酮类、酯类等含量随着温度升高而下降;不同添加剂对生物质热解产物的影响不同,硅藻土的催化效果要优于其他2种.实验结果也表明了这一系统对测定生物质快速热解过程中产物组成的有效性.     

溴化环氧树脂印刷线路板的中温热解实验

利用热重法进行了溴化环氧树脂(FR4)印刷线路板不同升温速率的热解特性试验研究,并利用热重和热重微分曲线的信息计算了动力学三参数.利用固定床热解试验装置进行了大颗粒FR4型线路板中温热解实验,并利用GC-MS,FT-IR和SEM检测了热解产物.结果表明:①FR4型线路板热解温度区间为300,℃～400,℃,热解反应活化能107.70 kJ/mol,指前因子为2.22×109/s,反应级数为1;②热解气体产物主要为CO、CO2、溴甲烷及少量的丙酮和C1～C3卤代烷烃;热解液体产物主要为苯酚和烷基苯酚,还有其他C6～C17芳香族如苯、烷基苯等成分;③固体产物包括金属片和含碳的玻璃纤维,可手动实现金属和玻璃纤维的分离富集,富集的金属包含大量的铜和少量的金、镍等贵重金属,富集的玻璃纤维包含碳、硅、氧、钙和铝等元素.     

沙柳热解特性及热解动力学

为研究沙生灌木的代表沙柳的热解特性、热解动力学及热解过程中产物的形成特性,并进一步探讨沙柳的热解行为和过程的反应机理。采用热重法及热重红外联用技术对沙柳的热解失重过程、热解过程产生的气体和焦炭产物进行表征,采用Flynn-Wall-Ozawa法和Coats-Redfem积分法对沙柳的主要热解阶段进行动力学分析,求取活化能并推出描述其热重过程的机理函数。试验结果表明:沙柳的热解过程分为三个阶段,分别为脱水、快速热解和焦炭热解阶段。升温速率的增大有利于第二阶段挥发份的析出,但对第三阶段焦炭组分的热解不利,增加了800℃时残留的焦炭产率。沙柳主要热解阶段的活化能处于106.79~135.81 KJ/mol,且过程服从Avrami-Erofeev方程。热解过程中气态产物主要有H2O、CO2、CO、CH4、烷烃、酸、醛和醚类化合物等。不同温度下焦炭残渣的红外光谱表明,400℃前为半纤维素和纤维素糖苷键与糖环结构及乙酰羰基的断裂。400℃后为木质素中芳环结构单元及芳香核之间通过芳醚键连接的空间网状结构的破坏,而碳—碳键却得以保留和含量提高,整个失重过程挥发份的逸出主要与含氧官能团的热解有关。     

碱土金属和沙柳对煤热解过程中协同作用的影响

利用热重微差分析仪对碱土金属和沙柳对宝矿煤热解过程中的协同作用进行了探究。研究表明:当宝矿煤中加入沙柳时,在200～600℃,宝矿煤热解初温降低,热解区间变小,最大失重速率增加,失重比例增加;而在600℃以上时,沙柳对宝矿煤热解无明显影响。当宝矿煤中加入氧化钙时,在200～600℃宝矿煤热解初温无明显变化,但最大失重速率增加,且随氧化钙的比例增加,其变化效果越明显;在600℃以上时,氧化钙的加入可以进一步促进宝矿煤的热解,但氧化钙占比改变,对宝矿煤的热解区间,最大失重速率影响不大。将热力学数据按照Coast-Redfern积分法进行动力学拟合,其符合一级反应动力学模型,当在宝矿煤中加入氧化钙与沙柳后,可以显著降低宝矿煤的热解活化能。且随着氧化钙比例增加,活化能逐渐降低,指前因子变得更小,表明氧化钙和沙柳均对宝矿煤的热解过程产生了协同作用。     

温度对铝塑包装废物热解产物的影响

热解是实现铝塑包装废物中有机物和金属铝分离的有效方法。利用外热式固定床系统研究了铝塑热解时最主要的影响因素——温度对热解产物(固体残渣、热解油与气体)分布和性质的影响。结果表明,铝塑热解主要发生在723K之前,并且固体残渣在超过773 K时出现AlN,回收Al的纯度降低,因此铝塑热解要将温度控制在723~773 K之间。并且产物中热解气体产率最大,在温度较高时,CH4与C2H4含量较高;热解油是以C5—C35正构烯烃为主的宽沸点油。     

基于热重-红外联用技术的狼尾草热解过程分析

通过热重-红外联用技术在线分析研究了狼尾草在慢速升温条件下的热裂解行为和机理。结果表明,狼尾草的热分解主要发生在220～500℃,500℃以后热失重非常缓慢,在此温度下固体残留物的质量分数为5.33%。在线红外分析表明狼尾草热解产物主要有CO、CO2、烷烃、醛类、酸类等物质。根据热重曲线和红外谱图,将热解过程分阶段进行了热解动力学的研究,狼尾草热解3个阶段的活化能分别为301.51、88.39和330.58 kJ/mol。     

木质素热解的TG-FTIR实验研究

利用热重红外分析仪(TG-FTIR)对木质素进行热重分析及主要气相产物分析,并探讨了升温速率和碱金属盐对木质素热解过程的影响规律。结果表明：随着升温速率的增加,挥发分析出阶段DTG曲线的峰型变宽,热解起始温度、最大失重峰温均向高温侧移动,且较高的升温速率不利于气相产物的析出。添加碳酸钠、碳酸钙和碳酸钾对木质素热解主反应区反应速率的影响较小,相比碱金属盐的加入量而言最终热解固体产物略有增加,同时碱金属盐的添加对气相产物的析出有明显抑制作用。与其它两种碱金属盐相比,碳酸钙的加入对600~700℃温度区间内木质素热解产生的CO和CO₂产量有一定的促进作用。