生物质热解挥发物原位贫氧调质试验研究

针对热解挥发物直接燃烧作为分布式热解制炭热源工艺,以消除生物质热解挥发物中炭颗粒、提高其品质,改善其燃烧性能为目的,利用自制生物质螺旋连续热解反应器和热解挥发物贫氧调质反应器,采用贫氧燃烧方式进行了热解挥发物原位调质试验研究,分析了调质温度、空气量对挥发物组分的影响。结果表明:生物质热解挥发物中携带炭颗粒粒径为1~2μm,在调质温度350℃和空气量20 m L/min条件下,已很难收集到炭颗粒,原位贫氧调质可以消除热解挥发物中炭颗粒;贫氧调质对气相产物组分含量影响不明显,主要组分H2、CO2的变化均在±5%范围内,CO、CH4变化在±2%范围内;随着贫氧调质温度升高和空气量加大,重质组分中的烷类物质含量显著降低,酚类物质显著增加,呋喃、醇、茚、醛等次要组分含量略有增加,低碳原子数物质含量增加,高碳原子数物质含量降低;轻质产物中烷类、酸类、酮类和酚类物质相对含量发生显著变化,酚类物质性质较稳定,实际含量变化不明显,调质后低碳原子数物质含量增加。原位贫氧调质可以消除热解挥发物中炭颗粒,降低热解挥发物中重质组分含量,从而改善热解挥发物的燃烧性能,为热解挥发物直接燃烧作为分布式热解制炭的热源提供科学依据。     

炭—肥互作对芥菜产量和肥料利用率的影响

进行了生物质炭-化肥互作试验,探究炭-肥互作对红壤养分、芥菜产量、肥料利用率的影响。采用盆栽试验,设置空白对照组CK(不加炭,不施肥)、加炭组(施加5%的稻壳炭),按照化肥投入量的递减率为0、15%、30%、45%,依次标记为RFC0、RFC1、RFC2、RFC3,对应的不加炭处理依次记为RF0、RF1、RF2、RF3。结果表明,添加5%的稻壳炭、化肥施用量为常规施肥量的55%(RFC3)时,氮肥表观利用率最高,炭-肥互作处理的氮肥利用率均显著高于常规施肥处理,平均提高161.42%,而加炭处理(RFC0、RFC1、RFC2、RFC3)的芥菜产量分别比对应的不加炭处理平均提高79.28%。炭-肥互作组的红壤有机质含量比单施化肥组平均高出241.42%;RFC3处理的红壤碱解氮、有效磷含量均高于RF0处理,说明炭可以增加土壤养分,当施肥量为常规施肥量的55%时,生物质炭与化肥互作,保持了土壤的有效养分。另外,炭-肥互作的种植模式也促进了芥菜对氮、磷、钾养分的吸收和贮藏。在本试验条件下,降低肥料投入时,生物质炭发挥其对红壤的综合改良效应及其对养分的吸收和固持作用,从而表现出显著的增产效应;炭-肥互作模式可以在低肥料投入时通过提高肥料表观利用率、氮肥利用率来保证作物的养分供给,保持土壤的肥力,使作物增产。     

生物油基酚类衍生物在双金属催化剂上加氢脱氧制富烃燃料的研究

采用浸渍法制备了不同修饰载体的双金属催化剂,利用XRD、N2物理吸附、TGA和SEM技术对其进行表征分析,并研究了双金属催化剂对生物油基酚类衍生物加氢脱氧性能的影响。结果表明,修饰后的载体催化剂Ni Cu/HZSM-5-La2O3的比表面积为271.03 m2/g、孔径为5.86 nm,属于介孔,稳定性得到提高;其中催化剂Ni Cu/HZSM-5-La2O3对愈创木酚具有较好的加氢脱氧效果,转化率、烃类含量和得率分别为96.29%、70.69%和40.93%。提质液中主要以环烃和芳香烃为主。     

超声波与添加醇和乳化剂乳化提质热解生物油研究

生物油是生物质通过热解获得的液体产物,因其可替代传统化石燃料而具有广阔的应用前景。因粗制的生物油存在热值低、氧含量高、粘度大等不足,通过添加乳化剂和醇,同时结合超声波技术对油茶壳热解生物油进行提质改性研究。分别从超声波功率、超声波作用时间、添加醇的种类和含量等方面对生物油及其重质组分乳化提质开展研究。结果表明:加入醇类物质并结合超声波技术能有效降低生物油粘度,并提高其稳定性和热值。乳化液粘度随超声波作用时间延长或超声波的功率增加均呈现先升高后降低再升高的趋势。乳化助剂的添加在醇添加量较低的情况下,可有效增加乳化液的稳定性。重质油与醇乳化后的乳化液稳定性好,乳化液的热解曲线明显向低温区偏移。甲醇与生物油以3∶1进行乳化后,生物油粘度由32.47 mm~2/s下降到1.73 mm~2/s,热值由15.21 MJ/kg提高到19.43 MJ/kg,pH值由2.7提高到4.5,整体性质改善明显。