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...     

生物质快速热解制车用燃料过程的能值分析

基于能值分析理论和考虑环境投入,从可持续发展的角度对玉米秸秆热解加氢制精制油过程的2个方案进行综合评价,获得生产效率、环境影响、可持续性方面的能值指标.方案1中的氢气来自初级生物油水相重整,方案2中氢气来自外部市场购买.结果表明:2个方案能值转换率分别为5.00×105sej/J和1.37×105sej/J,从能值转换率的角度分析,与方案1、玉米燃料乙醇及生物柴油相比,方案2生产等量燃料消耗的太阳能最少,更有优势;2个方案的能值产出率均为1.07,生产效率较低;环境负载率分别是1.02和1.05,对环境影响较小;可持续发展系数分别是1.05和1.02,可持续性属于中等水平.     

预处理生物质的热解实验研究

通过分步添加Ca(OH)_2与甲酸获得甲酸钙的方法对生物质进行预处理,在管式炉上开展了预处理生物质热解实验,研究了甲酸钙预处理对4种生物质热解特性的影响.样品的红外分析显示,甲酸钙预处理影响了纤维素和半纤维素的结构,一定程度上破坏了乙酰基侧链,而对木质素苯环结构影响较小,且出现了明显的羧酸根官能团振动.热解实验结果表明:木屑的生物油产率高于3种秸秆类生物质(玉米秆、稻秸、麦秆),最大生物油产率达到0.496 g/g.甲酸钙预处理使得生物质的半焦和气体产率增加,而生物油产率下降.GC-MS分析显示,木屑生物油酸类含量低于秸秆类生物质,而酚类物质含量较高,其中麦秆生物油酸类含量最高,酸度最强.甲酸钙预处理明显减少了生物油中乙酸和左旋葡聚糖的含量,增加了羟基丙酮与环戊烯酮等酮类物质;而且甲酸钙预处理显著降低了生物油的酸性,且对秸秆类生物质的改善作用更加明显,其中木屑生物油p H值从4.1~4.3增加到5.6~5.8,麦秆生物油从2.4~2.7增加到5.0~5.3.     

家用生物质颗粒燃料炉的试验研究

利用DR230型温度智能巡检仪等试验仪器,测定了家用生物质颗粒燃料炉在不同成型燃料下的多个热性能参数。试验结果表明:不同成型燃料燃烧的结果差别不大,燃料适应性强;生物质成型颗粒燃料炉所排烟中CO,NOx、烟尘浓度等环保指标远远低于燃煤炉,符合国家工业锅炉大气污染物排放标准要求。     

Cross-upgrading of biomass hydrothermal carbonization and pyrolysis for high quality blast furnace injection fuel production: Physicochemical characteristics and gasification kinetics analysis

The paper proposes a biomass cross-upgrading process that combines hydrothermal carbonization and pyrolysis to produce high-quality blast furnace injection fuel. The results showed that after upgrading, the volatile content of biochar ranged from 16.19%to45.35%, and the alkali metal content, ash content, and specific surface area were significantly reduced. The optimal route for biochar production is hydrothermal carbonization–pyrolysis (P-HC), resulting in biochar with a higher calorific value,...     

生物质快速热解液化的实验

在集成的生物质热解液化系统装置上,进行了生物质快速热解制取液体燃料的实验.以几种代表性生物质为原料,研究了热解温度、生物质种类、运行操作条件等对热解液化率的影响.试验结果表明,在现有系统装置上,生物质最高液化率可达51.7%,不同操作条件对最终热解液化率有显著的影响.     

生物质热解油重组分对石油沥青高温性能影响研究

将常压蒸馏得到的松木热解油重组分与石油沥青混合,基于动态剪切流变实验考察了生物油重组分对石油沥青高温性能的影响。研究结果表明:生物油重组分的掺入可以一定程度增大石油沥青的动力黏度,复合剪切劲度模量和黏温指数并减小石油沥青的相位角;5%、10%与15%的生物油重组分掺入会使石油沥青90℃动力黏度分别增加16.11%、39.18%和52.91%;石油沥青64℃车辙因子分别增大37.47%、64.54%和79.85%;临界温度分别上升1.5℃、3.8℃和4.2℃;生物油重组分与石油沥青的混合沥青具有较优的高温储存稳定性,不同掺入比例的混合沥青离析率绝对值均小于0.2。     

生物质热解释氢的实验研究

以密封的管式炉为反应器,以稻壳粉为原料,通过自动控制系统控制热解反应参数,对生物质热解的3种产物(气体、焦油和木炭)单独收集并进行了分析.结果表明,产气中氢气的百分含量随着热解温度的提高明显增加,热解反应在未完成之前,增加反应时间有利于提高氢的百分含量.发现在水蒸气和生物质比率(S/B)小于0.37时,氢的百分含量随S/B的增大而增加,S/B大于0.37后,氢气的百分含量有缓慢变小的趋势.     

生物质液体燃料生产系统技术经济建模及分析

利用生物质生产液体燃料是世界可再生能源发展的趋势之一。由于生物质液体燃料的原料来源及收集方式和生产工艺具有特殊性,其生产系统与现有化石液体燃料有较大区别。该文建立了包括多个通用模块的技术经济分析模型,以解决不同原料和工艺路线的生物质液体燃料生产系统的投资及成本分析和生产组织优化等问题。利用该模型对以玉米秸秆为原料的乙醇生产系统进行了案例分析。分析结果表明:目前1万t/a规模的玉米秸秆乙醇单位成本以加工费用为主,乙醇产出系数和生产操作费用系数变化对于成本影响最大。     

生物质催化热解技术研究进展

本文从生物质催化热解催化剂及常用反应器类型两个方面,综述了生物质催化热解技术的研究进展。目前此项技术仍处于实验室阶段,经催化热解提质后生物油品的成分仍非常复杂,产物难分离,无法高值化利用。制备复合型催化剂和进行反应器的放大与设计等是今后该领域的研究重点。     

生物质快速热裂解反应器研究进展

生物质能作为一种环境友好型可再生能源,已成为国内外可再生能源研究领域的热点之一.生物质快速热裂解技术是生物质能综合利用中很有发展前景的技术之一.介绍了生物质快速热裂解工艺流程,对快速热裂解反应器的类型、特点及其研究趋势进行了综述.指出鼓泡流化床反应器具有结构较简单、易放大且传热效率高等优点,是如今研究的热点.     

生物质热解过程中焦油形成机理的研究

以组成生物质的纤维素和木质素为研究对象,考查了焦油的成分随温度的变化关系,并对焦油的形成机理进行探讨.实验结果发现:纤维素在热解过程中收集到的焦油组成主要以酸、醛、酮、酚为主,且随温度的增加,焦油组成中的酸、醛、酮、酚组份发生二次热裂解向苯、萘等芳香化程度增加的过程转化,而木质素在热解过程中收集到的焦油组成主要以苯、甲苯以及多环芳烃为主,且随温度增加,甲苯进一步向苯及多环芳烃进行转化.     

高温热解医疗垃圾酸性气化气吸收实验研究

针对高温热解医疗垃圾产生含HCl有害尾气引起的环境问题,依据化合反应原理,提出钙基吸收高温气化气中HCl气体的吸收系统。通过自行搭建的实验台,测试了吸附剂CaO吸收高温气化气中HCl的效率。在定模拟气体体积比以及流量的实验条件下,讨论了CaO层数、CaO粒径、气化气温度、气化气水蒸气含量对CaO吸附剂脱氯性能的影响。实验结果表明,当CaO吸收剂层数为3层,CaO粒径为8mm,气化气温度为500℃,脱氯效率最高,可达98%;实验范围内,水蒸气含量越高越有利于HCl的吸收。新型脱氯吸收装置不仅可以高效吸收高温模拟气化气中HCl,而且结构简单,操作便利。     

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。     

杨树能源林新无性系苗期生物量及热值研究

以1年生杂交杨树无性系为试验材料,在生长季结束后对茎、皮、根等器官的生物量及热值进行研究。结果表明：共有13个杨树无性系的生物量高于平均值,无性系208的地上部分、地下部分和生物量均为最高,分别达到485.77、146.18、631.95 g;不同器官间干质量热值的顺序为茎、皮、根。不同杨树无性系的单株干质量热值存在极显著差异,其变异幅度为18.659~19.141 kJ/g。选出的优良无性系单株热值、生物量和单株干质量热值平均值分别比群体平均值高26.12%、25.99%和0.12%。不同无性系单株热值的差异主要来源于生物量。     

电控燃料喷射大功率气体发动机的试验研究

针对大功率气体发动机的进气管回火和扫气过程燃料流失等问题,建立一种气体燃料电控喷射装置,进而实现大功率气体发动机的燃料多点顺序间歇供给。搭建发动机试验平台进行发动机启动、怠速稳定性、各缸均匀性调整以及增减负荷的试验。结果表明,气体燃料电控喷射装置可以有效地实现燃气量的实时独立调节,发动机运行平稳,验证了技术的可行性。通过应用气体燃料电控喷射装置,增大发动机扫气重叠角和提高压缩比,可进一步改善发动机性能。     

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．     

On-line catalytic upgrading of biomass fast pyrolysis products

Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry （Py-GC/MS） was employed to achieve fast pyrolysis of biomass and on-line analysis of the pyrolysis vapors. Four biomass materials （poplar wood, fir wood, cotton straw and rice husk） were pyrolyzed to reveal the difference among their products. Moreover, catalytic cracking of the pyrolysis vapors from cotton straw was performed by using five catalysts, including two microporous zeolites （HZSM-5 and HY） and three mesoporous catalysts （ZrO2＆TiO2, SBA-15 and AI/SBA-15）. The results showed that the distribution of the pyrolytic products from the four materials differed a little from each other, while catalytic cracking could significantly alter the pyrolytic products. Those important primary pyrolytic products such as levoglucosan, hydroxyacetaldehyde and 1-hydroxy-2-propanone were decreased greatly after catalysis. The two microporous zeolites were ef- fective to generate high yields of hydrocarbons, while the three mesoporous materials favored the formation of furan, furfural and other furan compounds, as well as acetic acid.