硫酸盐黑液直接苛化与水蒸气气化研究

采用锐钛矿型二氧化钛对两种硫酸盐黑液半焦在860℃的温度下进行了直接苛化与水蒸气气化实验.结果表明:黑液半焦中的有机碳可在6 min内气化完毕,直接苛化反应也可在此时间内完成;气化所得气体的干基高位热值约10 MJ/m3;气化与直接苛化所得固体产物熔点高于900℃且粉末状态良好,主要成分为五钛酸钠,该产物水解后生成氢氧化钠和不易继续水解的三钛酸钠;回收的三钛酸钠继续用于直接苛化实验时,固体产物没有发生结块现象,可以循环利用;约占黑液总硫20％的硫以非还原态留存于气化残余固体中.     

结合态与无机态钠对木质素半焦气化特性的影响

采用高温水平管式炉热解制取含有机结合态钠和无机态钠的木质素半焦,利用扫描电镜/能谱分析仪(SEM/EDS)和热重分析仪(TG)对半焦的形貌、元素分布及气化特性进行研究,借助热重红外联用技术(TG-FTIR)考察2种状态钠对木质素半焦气化反应性影响机理。结果表明,随着制焦温度由400℃增加到800℃,结合态钠木质素半焦表面出现大量鼓泡,半焦表面钠元素相对含量由5.36%增加到15.72%,半焦的CO_2和水蒸气气化碳转化率分别增加30%和20%;无机态钠催化木质素实验结果与结合态钠木质素相反。反应温度低于600℃时,结合态钠与木质素半焦反应主要为—CO_2Na与半焦反应;反应温度600~800℃范围内,主要为—CO_2Na和—CONa与半焦反应;当温度高于800℃时,主要为—CONa与半焦反应。     

热管式生物质气化炉中水蒸气汽化试验研究

以木屑为原料在热管式生物质气化炉中进行了水蒸气汽化试验研究,分析了热管对床层温度分布的影响,研究了温度对产气成分、热值及产物分布的影响.试验结果表明,热管式生物质气化炉的床层温度分布基本均匀;随着床层温度从650℃升高到900℃,H2的体积分数逐渐增加,平均含量在60%以上,CH4含量减少,CO含量基本不变,CO2含量略有减少;汽化产物中气体产率逐渐增加,固体和液体产率减少.     

松木屑成型颗粒制备富氢产品气试验研究

基于生物质气化技术,采用下吸式气化炉为反应器,以高温水蒸气作为气化剂,选取温度和S/B(水蒸气流量与生物质气化量比)作为影响因素,炉体温度的变化范围700~950℃,S/B取值范围0.3~1.0,对产品气的组分变化规律进行分析,探讨了炉内的气化反应特性。试验结果表明,下吸式气化炉碳层内的水蒸气气化反应及焦油裂解反应对制取富氢燃气有重要作用,H2和CO的产率随温度的升高而增加,在温度增加到一定值后,H2体积分数达到峰值,继续升高温度导致H2的体积分数有所下降。S/B的增加有利于产品气中的H2含量的提升,但吸热反应造成炉内床体的反应温度下降,抑制H2体积分数的增加。在本试验条件下,H2的体积分数最大达到47.67%,对应的工况S/B为1.0,温度为900℃。     

生物质流化床气化中试实验研究

在生物质流化床气化中试装置上考察了不同原料、当量比和水蒸气配比工况下的温度分布、燃气特性和稳定性等气化特性。结果表明:木屑、稻壳和2种颗粒燃料的气化气体体积分数范围为:H227.1%~30.4%、CO 29.7%~32.6%、CO225.3%~27.9%和CH44.9%~5.8%;使用木屑和稻壳为原料可比颗粒燃料获得较均匀的气化温度分布,增加当量比和水蒸气配比可使流化床温度分布更均匀;在气化炉密相区,随气化炉高度增加,H2和CO体积分数升高,CO2和O2体积分数降低;在稀相区气体组分含量随高度变化平缓;改变气化介质、当量比、水蒸气配比和二次风配比可显著影响气化气体焦油含量;木屑水分的提高会降低气化稳定性,稻壳气化过程中易出现炉底温度骤升现象,颗粒燃料气化过程中易导致密相区温差和压差持续升高。     

生物质Fe-Ce/白云石催化剂催化气化试验研究

采用浸渍法制备了Fe-Ce/白云石催化剂，运用SEM和XRD检测对催化剂进行了表征，在自行搭建的固定床气化炉试验台上进行高温水蒸气催化气化试验，研究了助剂含量、气化温度等因素对松木棒水蒸气气化特性的影响，以及催化剂使用次数对气体组分和催化剂积碳沉积的影响。试验结果表明，助剂Fe和Ce能够很好地负载于白云石上，助剂负载量为8%Fe-2%Ce的催化剂气化效果较好。用该催化剂进行不同温度的松木棒水蒸气气化试验，温度从750℃升高至950℃，产气率、产氢率分别由750℃的1.05m3/kg和31.67g/kg提高到900℃的1.56m3/kg和65.39g/kg，与无催化剂的气化试验相比，900℃的产气率、产氢率分别增加了0.15m3/kg和16.27g/kg，氢气体积分数由39.02%升高至46.95%。在800℃时对催化剂进行重复利用3次气化试验，氢气体积分数由第1次的40.34%降低至第2次的38.97%和第3次的34.95%，积碳量由第1次的21.55mg/g升至第3次的31.61mg/g，催化活性降低。     

玉米芯稀酸水解残渣热解特性

在热天平分析仪上对比分析了玉米芯水解残渣、玉米芯及残渣木质素的热失重特性,借助TGA-FTIR解析了残渣木质素热解过程中主要产物的析出特性,在自制小型快速热解装置上对比考察了水解残渣和玉米芯的热解产物分布,并进一步对比分析了热解气的组分组成及热解焦的气化反应性。TGA结果表明,玉米芯热解主要集中在250～450℃,而水解残渣和残渣木质素的热解温度范围为180～800℃。TGA-FTIR分析显示,甲醇和酚类的主要析出温度区间为200～420℃,而CO和CH4主要在400℃以后析出。在热解温度550～850℃内,水解残渣的固体热解焦产率为30.35%～42.64%,远高于玉米芯热解的固体产率19.18%～26.40%,且残渣热解焦的气化反应性低于玉米芯热解焦;气体组分中CO和CO2产率较高,H2产率在温度高于650℃时明显提高。     

氮气和含氧气氛下玉米秸秆热解气化产气规律研究

为了探究秸秆类生物质在热解和气化过程中的产气规律,以我国东北地区典型的玉米秸秆为原料,基于自行建立的管式炉生物质热解气化实验装置,系统研究了玉米秸秆在氮气气氛下热解和在含氧气氛下气化过程中CO、H2、CO2、CH4和CnHm等小分子生物质燃气成分的释放特性,对比分析了不同热解温度和气化温度对不同燃气组分释放规律及其产率的影响。实验结果表明：玉米秸秆热解过程中最先释放的小分子气相产物是CO和CO2;当温度升高时生物质燃气中逐渐出现CH4和H2,且随着热解温度升高,CO的产率峰值最先出现且峰值出现在升温阶段,而CO2、CH4和H2的产率峰值几乎同时出现在恒温阶段;热解温度升高,玉米秸秆热解产生的CO体积分数几乎没有变化,而CO2的占比则随着温度的升高而降低;在400~500℃之间CH4体积分数随着热解温度的升高而增加,在500℃以后,基本稳定在13%。在O.2体积分数为8%、N2体积分数为92%的含氧气氛下,随着气化温度的升高,玉米秸秆气化产生CO2气体的体积分数呈先增加后降低的趋势,而CO的体积分数随着温度的升高而增大,这说明高温气化条件下更有利于CO的释放,而低温条件下有利于CO2的产生。     

玉米芯半焦CO2等温气化特性及动力学

为研究玉米芯半焦在CO2气氛中的气化特性,采用等温热重法考察了5、40、100℃/min热解升温速率和800～1 000℃反应温度对气化反应活性影响的程度。结果表明,随着热解升温速率的提高,半焦气化的总反应速率有所提高,完成反应所需要的时间相应减少。反应温度对整个气化过程有着重要的影响。随着温度的升高,反应速率明显加快,反应时间显著缩短。通过扫描电镜观察了不同热解升温速率下半焦的表面形态,表明热解升温速率越高,半焦表面的孔径越大,孔结构越发达。对比分析可知,反应温度比热解升温速率对气化过程有着更加重要的影     

下吸式气化炉木屑高温蒸汽气化制取富H2实验

设计了生物质高温蒸汽气化实验平台,主反应器为高温蒸汽发生系统和带有喉口的下吸式气化炉。利用该实验平台对木屑进行高温蒸汽气化研究,气化过程通入的蒸汽温度控制在600~1 000℃。实验结果表明:高温蒸汽既是气化过程的气化剂又是部分热载体,能有效提高气化效率,并维持炉内温度场的稳定。实验条件下,气化气可燃组分体积分数达到77%以上,当蒸汽温度为(948±4)℃时,气化气中H2体积分数达到(51.83±0.12)%,气体热值为9.81 MJ/m3,H2/CO组分比达到2.17,气化气可持续稳定燃烧,气化性能较为理想。