生物质热解气燃烧装置设计与燃烧特性试验

针对目前生物质热解气中焦油去除困难、焦油能量难以利用等问题,结合现有燃气燃烧器相关技术,开展了生物质热解气直接燃烧技术研究与试验。燃烧器理论耗气量为2~5 m~3/h,通过理论计算确定了燃烧器参数,设计了卧式燃烧室并安装烟气催化裂解装置及烟气检测装置,搭建了热解气燃烧试验平台,并对热解气的燃烧特性进行了试验研究。以花生壳为原料,在碳化温度500℃、滞留时间30 min的条件下进行连续热解碳化,产生的高温热解气直接通入燃烧设备。结果表明,燃烧设备性能较好,热解气燃烧过程稳定,燃烧效率达到98.5%,在催化剂的作用下,燃烧效率提高到98.9%,满足设计要求。     

生物炭对向日葵秸秆热解特性及气体产物影响

为了研究生物炭对向日葵秸秆热解的影响,以向日葵秸秆为原料,基于TG-FTIR研究生物炭添加前后向日葵秸秆热解特性与气体产物的变化。结果表明,与向日葵秸秆相比,混合样品主热解区间由276~349℃变得更长,并且发生不同程度的偏移,热解活化能不同程度降低,由60.21降到38.07~50.35 kJ/mol,呋喃类、酸类、含羰基类化合物、芳香醛类、CO、CH4等产物吸光度值存在差异。随着添加500℃制备生物炭比例增加,混合样品热解的活化能减小,释放气体产物中芳香醛类释放量增量减少,CO与CH4释放量降低。添加不同制备温度的生物炭,混合样品热解产生呋喃类、酸类、含羰基类化合物释放量均有所降低;添加500和700℃制备的生物炭,混合样品热解气体产物中芳香醛类增加。添加900℃制备的生物炭,向日葵秸秆热解气体产物中CO产量增加。该研究为向日葵秸秆的有效利用提供理论基础和技术支撑。     

小麦秸秆热解过程中碳和微量元素迁移转化规律

为研究小麦秸秆热解过程中碳元素和微量元素的迁移转化规律,依托连续式作物秸秆分段均匀炭化联产系统,基于热解炭化生产工艺,测算及分析碳元素在秸秆热解过程中的存在形式及迁移转化量,利用HSC Chemistry软件模拟微量元素在秸秆热解炭化过程中的组分变化,分析了8种微量元素的迁移转化规律,为生物质热解机理的进一步研究提供支撑,为提高秸秆热解炭品质提供强有力保证。结果表明:经测试及测算得到的碳元素迁移足迹图符合碳元素质量守恒定律,碳元素迁移到热解炭中41.12%,以固定碳存在;22.83%迁移到焦油中,以大分子长链烃和环链烃存在;26.62%的碳元素以六碳内的短链烃存在于热解气;4.71%迁移到木醋液中为醛、酮、酸等。小麦秸秆中含量在100μg/L以上的8种高富集微量元素里,K、Na、Ca、Mg主要以硫酸盐、磷酸盐及氯化物形式存在于热解炭中,Al、Fe多以氧化物、硫化物以及硅、氧共融物形态被大量保留在热解炭中,而P、S元素在热解炭化过程中的析出主要是有机结合物的分解。     

生物质快速热解装置主反应器的研究现状

阐述了现有的生物质热解液化技术中主反应器的研究现状,分析了相应的优势与不足。介绍了在以转锥式快速热解液化设备所做的实验中所总结的问题及经验,提出了未来需要研究的问题,并预测了今后的研究方向,为生物质新能源的研究开发及生产探索了新的途径。     

木材热分解动力学的研究

用ＴＧ－ＤＴＡ热分析联用技术测定了４种常用木材的ＴＧ－ＤＴＡ－５曲线，并用热动力学方法处理的ＴＧ曲线，获得了相应动力学参数。发现各种木材在干燥阶段和煅烧阶段的热性质大致相似，而炭化阶段的热性质则因木材人化学组成不同而有较大差异。     

金属离子催化生物质热裂解规律及其对产物的影响

在红外辐射热裂解实验装置上研究了K^ 和Ca^2 催化纤维素热裂解规律及其对热裂解产物分布的影响。结果表明，中温条件下两种金属离子的催化作用主要都发生在固相中．仅有极少量进入液态或者气态产物空间，该特性为制取环保液体燃料提供了保证条件。从总体上讲，两种金属离子对热裂解过程的催化作用比较相似，在促进焦炭和气体产物生成的同时阻碍了生物油的产生。但是，经由催化脱水过程，生物油有机成分氧含量降低，品质得到了部分提高。分析其催化机理，K^ 有利于裂变和歧化反应，促进乙醇醛、乙醛以及低相对分子质量醇基、醛基、酮基化合物的生成；Ca^2 则强烈地影响单糖碎片的重整和异构化过程，促进呋喃类和杂环衍生物的生成。这一催化选择性为热裂解采用合适的条件和工艺，有目的地选取特定金属盐来优化产物的生成提供了基础。     

木质原料热解及活性炭结构的研究

以椰壳为代表原料进行热解研究，用热重分析法分析了椰壳热分解的机理。与一般木质原料一样，椰壳也是由半纤维素、纤维素和木质素构成，椰壳中的半纤维素的分解温度在200～260℃，纤维素的分解温度在260～295℃，木质素的分解温度在295～320℃。本研究还探讨了椰壳炭的孔结构参数，炭化温度425～720℃，其微孔容积为0．124～O．222mL／g，并用扫描电子显微镜观察了椰壳炭的表面形貌，椰壳在热分解时，细胞壁分解形成了微米级的大孔，并保留了椰壳的纤维状结构。采用离子发射光谱，分析了椰壳炭的微量元素组成，主要有铝、钡、铁、镁、钙、硅等。     

转锥式生物质闪速热解液化反应器生产能力的计算

转锥式生物质闪速热解液化装置是当今研究的一个热点,也是一种很有前途的生物能利用技术,其反应器的生产能力是该装置设计和推广的一个重要参数和指标。本文着重研究了转锥式反应器生产能力的计算方法,为转锥式反应器的设计提供理论支持。     

生物质热解液化技术研究现状及展望

生物质热解液化技术是把低能量密度生物质转化为高能量密度液体产物的一种新型生物质能利用技术。该技术很大程度上能缓解当今社会的能源危机以及环境污染，是人类开发可再生资源的一种非常有效的途径。本文简要介绍了国内外对这一技术的研究及其进展。     

用CONE法研究木材阻燃剂FRW的阻燃机理

采用锥形量热仪(CONE)法对复合木材阻燃剂FRW处理紫椴木材(FZ)、FRW的组分磷酸脒基脲(GUP)处理紫椴木材(GZ)、硼酸处理紫椴木材(BZ)和未处理的紫椴木材(UZ)的燃烧性进行了系统的测定，通过对上述试样在燃烧时的热释放、质量变化、烟气产生以及尾气成分等实验数据的综合对比分析，讨论了阻燃剂的作用机理。结果表明：1)FRW阻燃剂显著降低了木材的热释放速率(RHR)、总热释放量(1FHR)、有效燃烧热(EHC)、质量损失速率(MLR)、烟比率(SR)、比消光面积(SEA)、CO2的浓度及产率(Yco2)；2)GUP与硼酸之间存在显著的阻燃协同效应；3)FRW阻燃木材的MLR曲线与RHR曲线相似，失重和热释放主要发生在有焰燃烧阶段；4)FRW阻燃处理能显著提高木材燃烧时的成炭率，说明催化成炭是FRW阻燃机理的主要方面。