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。     

生物质灰烧结熔融规律实验研究

根据稻秆、玉米芯、棕榈壳、麦秆酶解残渣灰样烧结熔融实验,分析了生物质烧结熔融温度的变化规律。结果表明:灰分在受热烧结熔融过程中发生元素迁移和化学反应,KCl在800℃以上明显挥发,部分K、Na元素与灰中的SiO_2、Al_2O_3反应形成不易挥发的长石系化合物;灰分中某种元素对烧结温度影响取决于其氧化物熔点、相关化学反应和共熔体的性质,其中Al、Ca、K、Na、S元素使烧结温度降低,Mg、Fe、P元素使烧结温度升高;Si元素含量变化对灰渣烧结熔融温度影响较小。对于以SiO_2为主要成分的生物质灰,可以按照烧结温度约等于0.9倍软化温度估算。拟合得到由灰样中主要组分估算烧结温度的公式,适用烧结温度范围为950~1 200℃,R2为0.967,偏差为25.6℃。     

秸秆发电系统能值分析

利用能值分析方法对1 MW气化发电、5.5MW气化发电和25 MW直燃发电3种典型生物质发电系统的可持续性进行了评价.在能值成本和能值收益概念基础上,引入了能值收益率和能值净收益两个指标.结果表明:利用单位能量的秸秆,5.5MW气化发电系统能回收的能值最多且效率最高;1 MW气化发电系统的能值成本最低,但相应的能值收益也最小;和1 MW气化发电相比,25 MW直燃发电系统能值收益率较低而能值净收益较高.     

SBA-15接枝有机胺官能团催化剂的制备、表征及在醇醛缩合反应中的应用

采用后接枝法对介孔分子筛载体SBA-15接枝伯胺基(PA)、仲胺基(SA)、叔胺基(TA)和哌嗪基(PP)4种有机胺官能团制得4种催化剂,用XRD、BET、TG、SEM和元素分析仪对所制备的固体碱催化剂进行表征,以糠醛、丙酮为生物油模型化合物研究了4种催化剂的醇醛缩合反应性能,考察了接枝环境、接枝剂官能团、溶剂及温度对糠醛转化率及糠叉丙酮(FA)与二糠叉丙酮(F2A)选择性的影响。结果表明,XRD及SEM图谱显示后接枝法胺基化改性SBA-15保留了载体高度有序的孔道结构,BET分析结果表明接枝后SBA-15比表面积从829 m2/g下降至292 m2/g(哌嗪基SBA-15),经TG与元素分析计算得到N的接枝量为0.6~1.0 mmol/g;采用N2保护条件进行接枝反应可提高催化剂的催化性能,使用质子型溶剂、升高反应温度均有利于提高糠醛转化率和目标产物选择性,4种碱性官能团中伯胺基具有最高的催化活性和产物选择性。N2保护环境下以H2O为溶剂,糠醛和丙酮在PA/SBA-15催化下80℃经8 h反应后,糠醛转化率为82.6%,FA和F2A选择性分别为41.4%、8.7%。     

桉木屑颗粒燃料固体桥结构构建与燃烧特性研究

在成型燃料内部构建固体桥结构可有效改善其物理品质,利用不同粒径桉木屑构建了具有固体桥结构的颗粒燃料,并进一步研究了颗粒燃料的燃烧特性。提出的构建方法为同种原料不同粒径混配成型,在电子压力机上进行了粒径(0,1mm]原料混配粒径(4mm,5mm]原料的颗粒压缩成型实验,结果显示混配量5%~10%时颗粒内部长粒径粒子的交叉缠绕,可形成适量的固体桥结构,短粒径粒子填充饱满,粒子间结合紧密。较佳的混配量为5%,〖JP2〗颗粒具有较高的松弛密度,为1074.79kg/m3,最高的Meyer强度,为23.93MPa,最低的比能耗,为27.06kJ/kg,平衡含水率为11.65%,吸水速率k为0.0153min-1。在热分析仪上进行了成型颗粒燃烧实验,颗粒燃烧过程较为平稳且有所延长,在升温速率10~40℃/min的范围内,着火温度Ti在246.60~265.00℃之间,最大失重速率(dm/dτ)1max在-6.84~-29.10%/min之间,综合燃烧指数S在7.26×10-12~1.09×10-10min-2·K-3之间。在X射线荧光光谱仪上分析了颗粒灰分的元素组成,预测颗粒燃烧时具有中等或较高的结渣沾污趋势。     

秸秆供应成本分析研究

秸秆电厂原料供应包括田间收集、运输、装卸、预处理和储存子过程,本文在各子过程成本计算的基础上,把原料供应分成5种模式进行成本分析:中心料场直接收集散料模式、中心料场破碎收集模式、收储站破碎收集模式、收储站打包模式和成型颗粒模式。结果表明:成本从低到高依次为中心料场破碎收集模式、收储站破碎收集模式、收储站打包模式和成型颗粒模式。中心料场直接收集散料模式的成本则在到厂运输距离不长时最低,但受距离的影响也最大,当距离分别大于16、28和69 km时超过中心料场破碎收集模式、收储站破碎收集模式和收储站打包模式。成型颗粒模式关键在于降低制粒能耗。打包模式中打包处理降低的运输成本还不能很有效地补偿打包和装卸环节增加的成本。除成型颗粒外的其他4种模式,都是购买成本最高,然后是运输成本和田间收集装车成本。