生物燃油/柴油混合燃料柴油机燃油加温系统设计理论分析

主要介绍了生物燃油/柴油混合燃料柴油机燃油加温系统设计的理论依据、具体的设计方案及其工作原理和过程,为生物燃油/柴油混合燃料能够在普通柴油机上推广应用奠定基础.     

催化剂对竹废料微波裂解的影响

以竹材废料为原料,研究了微波裂解制备生物油及竹炭的可行性。探讨了在微波功率700 W,裂解温度550℃,裂解时间20 min的工艺条件下,焦炭、磷酸、KOH、NaOH和氯化锌等催化剂对裂解产物的影响。结果表明,KOH和磷酸是有效的催化剂,均能有效提高裂解液、固体产物得率,使竹炭表面含氧官能团显著增加。KOH催化后竹炭的吸附指标已达到了国家二级品标准(GB/T 13803.2-1999),而磷酸催化后竹炭的碘及亚甲基蓝吸附值分别是国家一级品标准(GB/T13803.2-1999)的1.04倍和1.56倍,不过所得生物油为强酸性,有待进一步研究改进。     

生物质能的应用工程

针对黑龙江省生物质制燃油中试示范工程基地的建设,探索生物燃油规模化生产的投资、设备、成本及实用技术等方面问题,为生物燃油大规模生产及产业化提供参考.     

不同贮存温度对木屑热裂解生物油理化性质稳定性的影响

为了明确不同贮存温度下生物油理化性质稳定性的差异,以鼓泡流化床松木木屑快速热裂解制取的生物油为样品,考察了不同贮存温度（4℃,27℃,40℃）条件下,两组（1号,2号）生物油特性随贮存时间的变化规律,同时,对贮存前后生物油进行了傅里叶变换红外光谱及气相色谱质谱联用分析。结果表明,低温（4℃）贮存使生物油含水率下降,而室温（27℃）和高温（40℃）贮存则使其含水率有所上升。在没有水分剧烈变化的影响下,生物油运动黏度上升的幅度与贮存的温度相关,温度越高,上升幅度越大。各种温度下,生物油pH值没有明显的变化规律,且变化幅度也较小。通过对红外光谱典型吸收峰的频率位移和透光强度分析表明,生物油中各种官能团上电子剧烈运动,从而加强了分子间的作用力。气相色谱质谱联用分析的结果表明,35 d的高温贮存催化了一些化学反应的进行,使得生物油的组分更加复杂化。因此,低温贮存对控制生物油的不稳定性效果较佳。     

物料种类对热解液化生物油成分的影响分析

以小型流化床做反应器,采用高铝矾土做床料,将玉米秸秆、松木屑等4种物料分别在500℃下进行热解,将热解气液化后得到的生物油进行成分分析。结果表明:不同种类生物油主要组分基本相同,都是酸类物质含量最多,但具体化合物种类及其相对含量具有一定的差异;玉米秸秆生物油中乙酸含量最大,其余主要是2-呋喃乙醇、2-环戊烯酮、苯酚及其衍生物,另外3种生物油羟基乙酸含量最大,苯酚类物质在不同生物油中含量相差不大,其中稻壳生物油含有较多的3,4-二羟基甲苯;大量醛、酮取代基苯酚类化合物的存在证明了生物油具有高的含氧量和亲水性,使得生物油含水率高而且不易除去。     

酸洗脱矿对浮萍热解产物特性的影响

对高含灰浮萍进行酸洗脱矿处理,然后使用固定床反应装置在400~900℃下进行热解试验,研究酸洗脱矿处理对固、液、气三相产物产率及组成的影响。结果表明,酸洗处理可以有效的脱除生物质中绝大部分碱和碱土金属以及大部分的磷,并大幅提高浮萍C含量和热值,显著提升了样品的燃料特性。热解试验结果表明酸洗后浮萍固体和气体产率分别降低了1.43%~8.02%和2.81%~19.89%,液体产率提高了1.63%~16.72%,且液体产率和固体产率变化趋势在700~900℃更为显著。酸洗减少了主要气体CO、CO₂、CH₄、H₂的产率,但对CO2减幅更为显著,因此气体中可燃组分比例增加且气体热值相比原样增加5%~155%;酸洗显著提升了热解炭中固定碳和C含量且灰分和O含量显著降低,焦炭品质得到了极大地改善;此外,酸洗使得热解油中酚类、呋喃类和羰基化合物含量有所降低,但在400~600℃时使醇醚含量显著增加。     

盐酸洗涤与烘焙预处理对甜高粱秸秆热解生物油组分的影响

针对生物质热解生物油氧含量高、腐蚀性强、化合物种类繁多等问题,该研究提出以盐酸洗涤和烘焙预处理相结合的方式来提高生物油品质。甜高粱秸秆预处理前后的物化特性表明单纯酸洗有利于挥发分的生成,单独烘焙预处理降低了H/C以及O/C,使能量产率达95.13%,并促进了炭的生成;酸洗-烘焙联合预处理对生物炭和不可冷凝气体都有一定的促进作用。采用管式炉热解装置制备生物油,利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析甜高粱秸秆样品热解生物油成分,结果表明:酸洗、烘焙和联合预处理使甜高粱秸秆热解生物油中化合物的种类分别在111种基础上减少了62、58和68种,酮类、酸类和呋喃类的含量均降低;酸洗对酮类中丙酮的降低作用明显,而烘焙预处理促进了酚类的生成,酸洗-烘焙显著减少乙酸的产量并促进糖类化合物的生成,尤其对珍贵稀有的D-阿洛糖促进作用显著;同时,酸洗、酸洗-烘焙预处理还分别促进了新物质壬酸和戊酸的生成;单纯烘焙有利于提高生物质中富含-OH官能团的纤维素相对含量,从而使生物油中酚类含量明显升高,生物油中虽没有形成新物质,但对pH值改善较为明显。该研究可为生物质热解生物油品质的提高及高值化产物的定向热解提供参考。     

樟木木屑真空热解工艺的响应面法优化及生物油组分分析

以樟木木屑为原料,采用真空热解系统进行了制取生物油的中心组合实验研究,以生物油产率为实验指标,利用响应面法(RSM)对热解液化工艺参数进行了优化,并对在最高产率条件下制取的生物油进行了理化特性、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和气质联用(GC-MS)分析。研究结果表明,热解终温、体系压力和升温速率对生物油产率的影响显著,但3者之间的交互作用并不显著。最佳热解工艺条件为:热解终温474.0℃、体系压力7.5 k Pa、升温速率20.0℃/min,在此条件下,生物油产率可达50.25%。与预测值(50.41%)较为接近。樟木木屑真空热解所得生物油的含水量较低(21.35%),热值较高(26.82 MJ/kg),常温下的运动黏度为3.85 mm2/s,密度1.08 g/cm3、p H值3.24和残炭量5.54%;生物油成分较为复杂,其中多种有机物可被进一步提取用作工业原料;生物油中羧酸(8.45%)、醛(26.17%)、酮(14.24%)类等腐蚀性和不稳定组分含量较高,需对其进一步精制,以优化真空热解生物油品质,提高其稳定性。     

油菜饼粕生物炭制备过程中多环芳烃的生成、分配及毒性特征

以油菜饼粕为原料,在300、500、700℃下进行缺氧慢速热解,研究生物炭和生物油中PAHs(多环芳烃)的生成、分配及毒性特征。结果表明:PAHs的生成量随热解温度升高而逐渐减少,在300~700℃下热解后分配于生物炭和生物油中的PAHs含量分别为42.7~1 460.8μg·kg~(-1)和5 799.9~53 151.0μg·kg~(-1)。生成的PAHs以低环(2环、3环、4环)为主,其在生物炭和生物油中所占比例分别为97.4%~98.8%和97.8%~99.0%。97%以上的PAHs分配于生物油相,生物炭中PAHs的残留量较低。5环PAHs是生物炭和生物油中苯并[a]芘毒性当量浓度(TEQ_(BaP))的主要贡献者。较高温度条件下热解有利于降低PAHs的生成量及其潜在的致癌风险,可作为制备油菜饼粕生物炭的推荐工艺条件。     

影响乳化型生物燃油稳定性的实验研究

采用了5种测试乳化燃油稳定性的方法,对影响生物燃油与柴油乳化稳定性的因数进行了实验研究。实验结果表明:生物燃油含量在10%～30%范围内,乳化燃油的稳定性相对较好,但当生物燃油的含量达到40%时稳定性急剧降低;随着乳化剂用量的增多,乳化型生物柴油的稳定性相应提高,但过高会影响乳化燃油经济性;当乳化温度超过40℃时,乳液稳定性随着下降;超声乳化稳定性好于机械乳化;在40℃以下存放,乳化柴油的稳定性基本保持不变。