几种典型农作物生物质的热解及动力学特性

利用热重法研究了4种典型的农作物生物质(稻壳、稻草、玉米芯、玉米杆)的热解与动力学特性,并和煤矸石、污泥进行了比较分析.结果表明,其热解过程可以分为3个阶段:预热干燥阶段、挥发分析出阶段和炭化阶段.热解失重主要发生在挥发分析出阶段.由于实验样品农作物生物质的高挥发分、低固定碳,其热解比较彻底,综合热解特性指数依次为稻壳<玉米杆<稻草<玉米芯;同时,在热解前期,挥发分剧烈析出,有明显的失重峰且活化能较低,热解后期失重峰不明显,活化能变高.而对于煤矸石,在热解初期,由于灰分在一定程度上阻碍了挥发分的扩散,使挥发分不易析出,并在热解后期存在二次反应.污泥的热解特性与生物质相似.4种物质除稻壳和玉米芯的热解第1阶段遵循相界面R2模型,其余各生物质和各阶段均遵循一级反应模型;而煤矸石在热解初始阶段服从三维球对称扩散机制,热解后期服从级数为3/2的热解反应,污泥服从简单反应级数机理.     

城市固体废弃物混合热解特性及动力学

在研究城市固体废弃物(MSW)典型成分单组分失重规律的基础上,对两两组分混合热解相互影响进行了实验研究.结果表明:白菜、纸板和棉布热解主要分为3个阶段,而聚氯乙烯(PVC)和废轮胎的热解规律较复杂,但其热解过程可等效地看作2个和3个阶段,二者在前2个阶段失重率已经分别达到了100%和88%;两两组分混合后,对应阶段热解温度范围与单组分相比变化不大,而混合后热解速率则受到较大影响,说明所选组分两两混合对各单组分热解温度影响不明显,而热解产物或残留物可能会促进或抑制混合物的分解.根据单组分和混合组分原料的失重规律采用Coats-Redfern法分阶段进行动力学计算,结果表明:拟合曲线线性度很好,说明各单组分和混合组分热解过程分阶段处理是合理的;对于PVC和废轮胎单独热解和两两混合热解,将失重曲线上一些联系紧密的失重峰看作同一个失重阶段进行处理可获得更好的拟合线性度.     

重庆城市生活垃圾组分与热解特性

选取重庆主城区域城市生活垃圾进行实验研究,以确定其自然组分、工业组分、元素组分及热值等特性参数,实验研究表明：高水分、高灰分、低热值特点比较明显;ＭＳＷ中的有机物是一个很复杂的组份,并且有机化合物都有较明显的挥发分析出温度区;而纸、布或含纤维质较多的废弃物在各自相对较宽的温度区的挥发分析出较均匀,湿度、物料尺寸及停留时间对热解特性有重要影响;要保护垃圾洁净燃烧,除了保证炉温（大于８００℃）外,针对不同组分及垃圾工业成分确定不同炉型,以保证足够的炉风停留时间、充分燃尽。     

中国典型动力煤种热解动力学分析

采用热重分析方法对中国典型动力煤种的热解动力学特性进行了研究,探讨了各煤种热解活化能及热解特征温度变化情况,并对结果进行了分析,得到煤样热解总失重率基本随煤化度的提高而减少,热解特征温度基本随煤化度的提高而增大。对于中等变质程度煤,因其结构中芳烃烷基侧链含量丰富,桥键多的缘故,这些煤样DTG曲线具有最大失重峰。在煤样主反应阶段中等煤有较高的活化能,低和高变质煤的活化能低。     

城市生活垃圾可燃成分燃烧特性热重分析

通过热重分析仪研究城市生活垃圾单组分试样以及混合试样的燃烧特性,分别确定各试样的着火温度、燃尽温度及综合燃烧特性指数,并通过燃烧动力学分析得到各试样的活化能.垃圾在燃烧过程中表现为热解小分子气体的燃烧过程和剩余的固定碳燃烧过程.纸、织物燃烧猛烈,但持续时间短,塑料燃烧持续时间最长,最耐烧.尽管峰值有一些改变,各单一成分的燃烧特性在混合试样的燃烧特性曲线上均有所体现.     

城市生活垃圾可燃组分挥发分析出动力学预测

为了给气化焚烧炉工艺参数的确定提供参考依据,实验研究城市生活垃圾中5种可燃组分在氮气、二氧化碳和空气中挥发分的析出特性。热重分析表明:各组分在空气气氛下挥发分析出的同时发生挥发分燃烧,氮气和二氧化碳气氛下的挥发分析出特性基本一致;含氯塑料和织物的挥发分分两段析出,其余各组分挥发分为一段析出;各物料的挥发分析出区间为250-520℃,挥发时间小于10min。根据Caots-Redfern方法确定动力学参数并进行动力学预测。     

城市生活垃圾可燃组分挥发分析出动力学预测

为了给气化焚烧炉工艺参数的确定提供参考依据,实验研究城市生活垃圾中5种可燃组分在氮气、二氧化碳和空气中挥发分的析出特性。热重分析表明:各组分在空气气氛下挥发分析出的同时发生挥发分燃烧,氮气和二氧化碳气氛下的挥发分析出特性基本一致;含氯塑料和织物的挥发分分2段析出,其余各组分挥发分为1段析出;各物料的挥发分析出区间为250~520℃,挥发时间小于10 min。根据Caots-Redfern方法确定动力学参数并进行动力学预测。     

城市生活垃圾中可燃物宏观反应机理的探讨

对城市生活垃圾中的8种可燃物进行了热重分析，得到了各种成分的燃烧特性参数，将积分法和微分法相结合，选用合适的反应机理方程来求解反应动力学参数，避免了把机理方程限制为（1－α）n和采用单一方法处理热重曲线而产生的误差。     

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。     

城市生活垃圾热解气化动力学参数的实验确定

在常压、400～1 200℃温度下测定了天津市典型城市垃圾在热天平及小型气化反应装置上的热解与气化反应动力学参数.采用热天平进行了热解处理,得出了垃圾热解的动力学参数,其活化能为15 061 J/mol,指前因子为15.237 h-1.以水蒸气和二氧化碳为气化剂,对经过热解处理的垃圾焦进行气化反应,测得垃圾焦气化的动力学参数,垃圾焦与二氧化碳气化反应的活化能为188 838 J/mol,指前因子为9.032×107 h-1;与水蒸气反应的活化能为81 797 J/mol,指前因子为1.229×103 h-1;并对测得参数进行了初步评估.确定的动力学参数可为实际垃圾热解气化反应装置的设计、建造与运行提供依据.     

松木屑非等温热解动力学研究

通过热重分析法在不同升温速率(分别为10,30,50℃.min-1)下,采用非恒温热重法,以氩气为载气,流速60 mL.min-1,初温为30℃,加热终温为950℃.对粒径为80目的松木屑热裂解时的热失重行为进行了研究.结果表明:松木屑热解分为四个阶段,主要由预热干燥阶段、热解预热阶段、热分解阶段和热缩聚阶段4个阶段组成;生物质松木屑主反应阶段主要集中在180～600℃左右;随着升温速率的增大,松木屑原料热解的起始温度、热解最大速率所在的温度Tmax及热解终止温度都向高温处稍微移动.使用了Flynn-Wall-Ozawa积分法、Coats-Redfern积分法和Achar微分法对松木屑热解动力学参数进行求取,Flynn-Wall-Ozawa积分法得到的松木屑在热解过程中不同失重率下(0.1～0.80)的活化能都集中在142.35～220.12 kJ.mol-1范围内.按照Bagchi法对松木屑热裂解过程的最概然机理函数进行了推断.松木屑热裂解的最概然机理函数为15号机理函数随机成核和随后生长,反应级数n=2(Code:AE2),函数名称是Avrami-Erofeev方程.     

城市污泥热解特性及燃烧特性实验分析

利用热重分析方法对污泥进行了热解特性实验,分析了污泥在不同升温过程中的基本失重规律。此外,热重曲线还说明污泥的燃烧方式与煤的燃烧方式不完全一样,污泥燃烧过程比较复杂,主要原因是挥发分析出阶段分为易挥发分析出和难挥发分析出两个阶段。实验表明,污泥可在较低温度下着火,并有着良好的燃烧特性,挥发分析出燃烧非常迅速,同时有一部分物质极难分解。煤的燃烧过程与污泥的燃烧过程存在明显的差异。     

典型城市固体废物热解及热解油的GC-MS分析

针对城市固体废弃物(MSW)高效能源化及产物高值化利用的发展需求,利用管式炉实验及色质联用(GC-MS)分析仪对典型MSW进行热解特性研究,探索了热解产物产率和组分特性的变化规律.实验结果表明:热解温度对热解过程有较大的影响,废纸板、废轮胎和PVC的产油率分别在热解温度为550,650和700℃时达到最大值31.27％,22.9％和19.73％;催化剂HY的加入对废纸板热解油品质的提高效果不佳,但对废轮胎和PVC热解油品质的提高效果较好.与单组分热解油相比,混合热解油更复杂,酸类、酚类等化合物的质量分数减少,酯类、杂环类等化合物的质量分数增加,使混合热解油稳定性增强、腐蚀性减弱,品质得到明显提升,为其在化工和能源方面的综合利用提供了基础.     

三峡库区垃圾焚烧飞灰中汞的污染特性

研究了三峡库区垃圾焚烧飞灰中汞在不同粒径下的分布特征、不同浸出时间、液固比和不同酸度下的浸出规律、浸出毒性及飞灰中汞的不同存在形态的含量.结果表明三峡库区垃圾焚烧飞灰中汞平均含量为8.52 mg/kg,粒径在<100 μm范围内的飞灰中汞含量较高,且汞的含量随着飞灰颗粒尺寸的减小,呈增加趋势.汞的浸出与环境条件密切相关:汞的浸出量随pH值及液固比(L/S)的增加而增大,随时间的延长而减少.形态分析表明飞灰中汞的可氧化态及残渣态含量都较高,而弱酸提取态和可还原态含量则相对较低.     

城市垃圾焚烧飞灰的污染特性分析

城市垃圾焚烧处理以其具有明显的减量化、无菌化、资源化等优点,近年来得到了较广泛的应用.然而,垃圾焚烧后产生的飞灰中含有大量的水溶性盐分和重金属,如果处理处置不慎就会对环境产生二次污染.为合理有效的处理城市垃圾焚烧飞灰,并为其资源化利用提供科学依据,需对其中污染物的特性进行分析,本文研究了城市垃圾焚烧飞灰的粒径分布,pH值,水溶性盐分含量,不同粒径上重金属的含量及不同粒径上的重金属对总量的贡献率.结果表明:飞灰的粒径分布近似正态分布,80%以上颗粒集中在54～280 μm之间,粒径小于54μm和大于280μm的颗粒所占的质量分数都很少,还不足3%和15%;飞灰呈强碱性,pH值高达12以上;飞灰样品中水溶性盐分的含量较高,可达2%以上;易挥发性的重金属在飞灰不同粒径上的分布与粒径有一定的相关性,而半挥发和难挥发性重金属的分布与粒径的相关性不大;中等大小的颗粒对重金属总量的贡献率最大.     

火药热分解的热重分析实验研究

该文用热重分析(TGA)技术对各种国产制式火药的热分解作了实验研究。分析了火药热分解的基本特征、热分解转爆燃的临界条件、热分解动力学参数以及升温速率对热分解的影响。试验结果表明:火药缓慢的热分解向爆燃转变的临界温度可作为火药点火的判据。双基药与三基药存在多阶段的反应、火药热分解的临界温度以及化学动力学参数随升温速率增大而增大。该文的试验研究结果提供了火药的点火和燃烧所需的重要信息。     

稻壳热解特性及其动力学研究

研究不同粒径的稻壳以及其在不同的升温速率下的热解特性。从TG和DTG图上可看出,粒径为0．88～0．38mm的稻壳的失重率（约60％）最大,粒径在0．08mm以下的失重率最小（约55％）;随着升温速率的增加,TG和DTG曲线向高温侧移动,热流率逐渐增大,最大失重速率对应的温度升高,而最大失重速率降低。采用FWO法和Popescu法计算了稻壳热解的动力学参数并确定最佳机理函数。