2009年度优秀科技项目二等奖

生物质固硫型煤的关键技术研究及应用项目承担单位：山西大学主要完成人：程芳琴 杨凤玲 高靖宇 郭彦霞 路广军生物质固硫型煤是以生物质（小麦、玉米、棉花皮）和煤质固废（如粉煤、矸石、煤泥等）为原料。通过添加固硫、催化燃烧等助剂制作而成,具有易点燃,热值高。     

影响生物质气化指标的主要因素分析

通过流化床生物质气化炉(气化强度为225kg/m2·h)的运行实践,分析了物料性质、料层结构对气化过程的影响,指出当物料含水量<20%、灰分<7%、粒度在20～50mm之间,料层厚度在0.5～0.8m之间时,气化效果较好,对改善气化过程具有指导意义。     

用TG-DTG-DSC研究生物质的燃烧特性

利用TG-DTG-DSC(热重-微分热重-差示扫描量热法)热分析联用技术,对生物质稻杆(DG)、麦杆(MG)和油菜杆(YCG)分别在10℃/min,20℃/min和40℃/min升温速率条件下的燃烧动力学特性进行了研究.考察了其着火温度、最大失重速率和燃尽温度等燃烧特征参数,计算了综合燃烧特性指数和燃烧动力学参数.结果表明:随着升温速率由10℃/min增加到40℃/min,其最大失重速率和最大失热量分别增加了3倍和1.5倍左右,综合燃烧特性指数增加了13～16倍,活化能在其不同燃烧区段相差5～30kJ/mol.     

生物质气化技术的发展与研究

首先分析了生物质气化技术以及国内外的发展状况,最后提出了生物质气化的最新进展．即生物质与煤共气化．提出了两种炉型和四种配套的工艺流程。     

苹果酸生物炼制研究进展

苹果酸作为最重要的四碳二元羧酸,广泛应用于食品、化工及医药等领域,利用生物炼制手段转化可再生糖制备苹果酸具有重要意义。介绍和总结了苹果酸生物炼制流程,即发酵原料经接种菌种后,分析其主要代谢途径,寻找产苹果酸的关键酶,确定苹果酸代谢改善策略,从而通过控制关键酶和关键因子的合成或代谢优化发酵工艺,提高苹果酸产量;在进行技术总结的同时,统筹分析了转化生物体的内部代谢与外在条件之间的关联,进而提出苹果酸生物转化研究的发展趋势:重点利用同步糖化发酵提高转化效率,改善细胞耐受性与适应性,并通过提高菌株的五和六碳共发酵、碳化固定及控制能量平衡能力来提升苹果酸产量。     

含焦油生物质气还原NO的总包反应机理模型及其数值模拟

为模拟含焦油生物质气再燃过程,建立了总包反应形式的含焦油生物质气还原NO的化学反应机理模型.通过对模拟结果的分析证实了此机理模型的可行性.该模型可用于实际含焦油生物质气再燃过程的模拟计算.     

生物质油精制前后燃烧性能比较

对生物质喷动流化床快速裂解油进行催化裂解精制,在氧气气氛,不同升温速率下对精制前后的生物质油和精制油进行TG—DTA分析,对生物质油精制前后的燃烧性能和动力学进行了分析和比较。结果表明：精制后比精制前挥发所需能量降低了10．02kJ／mol;燃烧活化能由原来的173．64kJ／mol降低到80．95kJ／mol,这说明精制后的精制油大大降低了燃烧所需的活化能,提高了油的可燃性,使得生物质油更容易燃烧。     

藻类生物质能源的开发及其思考

藻类是一群含叶绿素及其他辅助色素的低等植物,藻体为单细胞、群体或多细胞叶状体,无真正的根茎叶,藻体所有细胞都能吸收营养物质进行光合作用,制造有机物。藻类绝大多数水生,少数陆生,在世界各地的潮湿地区均有分布。不少藻类能在细胞内大量积累甘油三酯。可达其干重的20％～70％,极有希望成为制备生物燃料的大宗原料来源。     

塑化淀粉分子结构变化对生物质复合材料力学性能的影响

植物纤维与淀粉结合制得用于包装领域的新型植物纤维淀粉基生物质复合材料,淀粉塑化改善了植物纤维淀粉基生物质复合材料制品性能。为揭示塑化过程促使淀粉理化性能发生变化的深层机制,对塑化后淀粉的分子结构变化展开研究。利用红外光谱分析（FT-IR）和X射线衍射分析（XRD）对热塑性淀粉内部分子之间的氢键变化和结晶度进行分析表征,以研究塑化过程中淀粉分子官能团以及结晶结构的变化,结果表明：塑化过程中淀粉结晶结构发生变化,结晶区A型结晶遭到破坏;塑化剂与淀粉分子中的羟基之间形成了新的氢键,淀粉分子羟基官能团被削弱。力学性能测试表明,塑化使淀粉分子结构发生变化后,由其制备的植物纤维淀粉基生物质复合材料的抗拉、抗压强度得到明显提升,防水性得到改善。淀粉结晶区被打破,无定形区增多,淀粉更加紧密地附着在植物纤维表面,因此复合材料的抗拉等力学性能得到了明显提升。防水性得到提高的原因在于塑化后淀粉链中亲水的羟基被削弱,淀粉的红外光谱分析中塑化淀粉的羟基伸缩振动峰减弱验证了此结论。     

GC-MS分析生物质热解油的研究

将流化床热解反应器上由不同生物质原料在不同反应条件下制得的生物油,用GC-MS法分离和鉴定其化学成分.经谱库检索得到50余种成分,主要为小分子的酸、酚和酮类.通过比较发现生物质原料对生物油的组成具有较大影响,而热解温度对生物油的组成影响不大.