从废弃物处理到生物质制造业:基于热裂解的生物质科技与工程

 新近发展的生物质热裂解炭化工程技术在安全处置废弃物的同时,可实现生物质分离、分质和分值化资源综合利用,在低碳、环保、循环处理生物质废弃物上具有突出的比较优势,成为新型绿色工程技术。通过发展和完善适于不同类型废弃物的热裂解炭化工程技术系统,一个以生物质基的新能源、新肥料和新材料为关键产品的新兴生物质产业呼之欲出。基于天然有机质的结构-功能关系、颗粒有机质的团聚体强化作用和生物质炭材料的生态系统工程师效应等3大原理,生物质产业提供了改良土壤、化肥替代和环境治理的新型农业资源,而服务于未来绿色农业发展。中国废弃物生物质产业可达到3亿t生物质炭材料规模,其发展需要新的生物质科技与工程学科的支撑,需要工程技术的研发创新和相关标准制定的推进。     

生物质快速热裂解炭的分析及活化研究

采用化学(KOH)方法对两种具有代表性的生物质原料(花梨木和稻壳)的快速热裂解固体产物-热解炭进行了活化,并采用氮吸附、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)和扫描电镜(SEM)技术测试了热解炭的结构特性、表面特性以及物理化学性质.结果表明,这两种热解炭经过活化后可以获得许多优良的性质,固定碳含量增加,灰分含量减少.同时,活化后BET比表面积迅速增大,超过1100m2/g,而且热解炭的石墨化程度都有所加深.热解炭通过活化过程可以实现其高品质利用,有利于生物质热裂解技术的工业化发展.     

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.     

偏心式生物质热裂解反应器的设计及应用

生物质能源是一种可再生能源,可以有效的替代日渐枯竭的化石能源。生物质热裂解技术是最有潜力的生物质能技术之一,对热裂解装置的研究则是生物质热裂解技术的核心。该文在国内外现有生物质热裂解液化装置的基础上,设计出一种热量交换彻底,热效率更高,适用于连续生产的偏心式生物质热裂解反应器,详细阐述了装备的技术方案及结构设计,并通过实验对出油率进行了测试。     

玉米秸秆生物质炭对废水中苯酚的吸附性能

以农业废弃物玉米秸秆为原料制备生物质炭,研究其对废水中苯酚的吸附性能.结果 表明:玉米秸秆生物质炭吸附苯酚的平衡时间为180 min,随着溶液pH的升高吸附量降低,吸附剂最佳投加量为10 g/L;在最佳吸附条件下,苯酚的吸附去除率达到98.85％,吸附量高达44.25 mg/g;温度对苯酚吸附的影响不明显;玉米秸秆生物...     

生物秸秆炭在污水处理中的应用研究

本研究把秸秆粉碎、压缩成型后,在缺氧环境下烘培得到含碳的秸秆炭,并以其为研究对象,用来吸附水中的重金属离子Pb2+、Cr2O72-和有机物,研究其去污效果。实验结果表明,秸秆炭表面结构具有多孔介质特征,具有较强的去除Pb2+、Cr2O72-和有机物的能力,在环境领域具有很大的应用潜力。     

环形流化床生物质热裂解反应器的传热分析

 环形流化床热裂解反应器结构紧凑,热效率较高,具有良好的应用前景.本研究对环形流化床内传热过程进行分析.利用解析法,构建了环形反应器稳态传热的计算模型,并用C语言进行编程和求解,得出了反应器各参数随流化气速变化的关系.同时,应用数值法得出相应流化气速下反应器热量损失与壁面温度,并与解析法进行对比.结果显示,反应器在流化气速为0.02~0.24m/s下工作时,随着流化气速的升高,总传热系数上升,燃烧室外壁面温度降低,保温层表面温度升高,单位长度上的热损失呈上升趋势.与传统流化床反应器相比,环形流化床反应器的热损失较低.解析法与数值法得出的结果具有较高吻合性,对于流化床反应器内传热效果的分析具有指导性意义.     

玉米秸秆低温热解制备炭燃料试验研究

以玉米秸秆为原料,利用热重分析法对玉米秸秆的热解规律进行研究,考察热解温度对玉米秸秆生物质炭燃料的发热量、质量得率、能源得率、粒度分布和可磨性能的影响.结果表明,240℃时制备的生物质炭燃料达到NY/T 1878—2010标准要求,空干基低位热值为18.08 MJ/kg,质量得率为77.7%,能源得率为92.18%,中值粒径D_(50)为1 721.50 nm,并具有较好的可磨性能和燃烧特性.     

废聚苯乙烯泡沫塑料的热裂解研究

对废塑料的各种热裂解方法进行了简单比较,利用铅室热裂解法对废PSF的热裂解进行了实验研究,取得了有关工艺参数,对裂解产物的性能、产量及组成进行厂测试。     

林木生物质热裂解液化制备胶黏剂技术经济分析

 将热裂解液化得到的生物油作为清洁化工原料用于制备酚醛树脂胶黏剂是林木生物质高效利用的重要方式。本文介绍了林木生物质热裂解液化制取生物油及生物油制备胶黏剂的技术概况,对比分析了生物油的利用方式,以河北地区年4000t处理量规模为例,对林木生物质热裂解液化生产线设备组成及投资规模、生物油生产成本和生物油替代苯酚制备酚醛树脂胶黏剂的经济效益等进行了探讨。分析表明,河北地区年4000t处理量的林木生物质热裂解液化项目投资约为250万元,生物油的实际生产成本约为1200元/t,将生物油全部用于制备酚醛树脂胶黏剂的直接经济效益至少可达330万元/a。林木生物质热裂解液化制备胶黏剂项目技术经济效益显著,具有良好的发展和应用前景。     

Estimation of emissions from field burning of crop straw in China

Emissions resulting from crop straw field burning in China, which have caused serious environmental problems in China, are estimated in this paper. From the county-level data of crop production in 2000-2003 from the government statistics, taking into account the ratio of residue and grain, the total amount of crop straw production is estimated to be about 600 Tg per year, 76% of which are rice, wheat and corn straw. With reference to the data of living standards, the percentage of crop straw burnt in fields for counties are obtained and consequently the total amount of burnt straws is approximately 140 Tg/year. With the emission factors from literature and experiments, appropriate emission factors have been obtained. The total amounts of PM, SO2, NOx3, NH3, CH4, BC, OC, VOC, CO, CO2 emissions from field burning of crop straw in China are estimated. All emissions are presented at county level. Some pollutants, such as BC, VOC, OC, CO and CO2, are contributing a major portion to the total emissions of China. This paper uses a map with resolution of 0.2°×0.2°to present the PM emissions distribution from crop straw burnt in 2003. The results show a significant regional unevenness of emissions, with larger amounts of pollutions coming from the provinces in eastern and northeast China. The regions with higher emissions per unit area are located as a belt stretching from northeast China to eastern China.     

大豆秸秆生物炭对废水中Ni(II)的吸附性能

为了能以更有效更经济的方法去除废水中的Ni(Ⅱ),选用成本低廉的大豆秸秆制备生物炭作为吸附剂,研究了炭化温度、溶液pH、吸附剂投加量、溶液温度、Cd(Ⅱ)质量浓度对吸附效果的影响,得到了最佳的吸附条件,开拓了去除重金属镍的新方法,同时研究了生物炭对Ni(Ⅱ)的吸附动力学和吸附等温线。实验表明,大豆秸秆生物炭对Ni(Ⅱ)有较好的吸附性能,Ni(Ⅱ)质量浓度为20mg/L,炭化温度为500℃,pH为7,投加量为0.2g,室温为25℃,Cd(Ⅱ)质量浓度为0为最佳吸附条件。吸附反应符合准二级动力学方程。吸附等温线符合Langmuir模型,25℃时饱和吸附量为14.38mg/L。扫描电镜分析显示,炭化使得秸秆孔道结构增多,表面粗糙程度加剧,比表面积增大,从而提高了吸附性能。     

城市绿地废弃物生物炭制备与应用前景

通过阐述生物炭的制备、表征、负载材料与应用的现状,探讨以城市绿地植物废弃物为原料制备生物炭及其复合材料的应用前景,提出生物炭研究发展方向,以期为生物炭资源高效利用提供参考.     

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.     

木质生物质常压液化及催化裂解研究

以正辛醇为溶剂，在常压下对木粉生物质进行催化液化，液化产物经γ-氧化铝负载的Ru-Co-Mo催化剂进行常压催化裂解，得到生物燃料油。对液化产物及其后的催化裂解产物分析结果表明：常压下的木粉液化率可达90.31%；经过催化裂解后的液化油产率可达69.73%；正辛醇回收率达90%；所得到的液化产物具有很好的可燃性。     

旋转锥式生物质热解系统及热载体动力学研究

生物质是一种再生的能源资源,通过热解液化技术可将生物质（木屑、秸杆、稻壳及甘蔗渣等）有机废弃物液化为生物质油。本文介绍了自行设计的以旋转锥反应器为核心的闪速热解系统及反应器的工作原理,并对热载体在反应器内的动力学进行了分析,系统可确定热载体在旋转锥不同锥角、不同旋转角频率ω下,足以影响生物质油产率的重要参数一一固体滞留期ｔ,为反应器的设计提供了极为方便的计算方法。     

A biomass burning record from the Lingtai Loess Section during the last 370 ka and implication for climate and environment

Every moment of every day somewhere on Earth a wildfire burns. Generally three conditions are needed to cause such a wildfire: fuel, ignition, and favorable cli-mate characterized by certain critical temperature, hu- midity and oxygen content, etc. Occurr…     

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。     

A new pterosaur (Pterodactyloidea,Tapejaridae) from the Early Cretaceous Jiufotang Formation of western Liaoning,China and its implications for biostratigraphy

In this article we describe a new and exceptionally weel-preserved pterodactyloid pterosaur,Sinopterus dong gen.et sp.nov.from the Jiufotang Formation in western Liaoning Province of northeast China,The new species is referred to the family Tapejaridae,representing its first record outside Brazil.It also represents the earliest occurrence as well as the most complete sketeton of the famil.Some revisions are made about the family according to the mophological observations of the postcranial bones of Sinopterus.Two pterosaur assemblages appear to have existed in the Jehol Group,represented by the lower Yixian Formation and upper Jiufotang Formation,respectively,The lower pterosaur assemblage shows some resembalance to that of the Late Jurassic in Solnhofen (Tithonian)by sharing members of the Pterodactylidae and Anurognathidae.The upper one shows more resemblance to that to the Early Cretaceous Santana Formation (Aptian/Albian) by comprising only pterodactyloids such as the Tapejaridae,The age of the Yixian Formation is younger than that of the Solnhofen lihographic limestone ,and the age of the Jiufotang Formation (Aptian )is slightly older than the Santana Formation.