速生杨二步超低酸水解液发酵制取燃料乙醇的研究

以速生杨二步超低酸水解方法获得的水解液为原料,在28℃、100 r/min等发酵条件下,选择热带假丝酵母(C.2.637)和酿酒酵母(S.2.699)分别对第一步和第二步水解液进行了发酵制取燃料乙醇的研究,并考查了Ca(OH)2中和、过中和、活性炭吸附等预处理方法及菌种预适应驯化对乙醇转化率的影响。结果表明:热带假丝酵母能够更好地利用第一步水解液生成菌体,适合生产单细胞蛋白;菌种驯化后发酵速度和乙醇转化率均有提高,尤其是以酿酒酵母发酵第二步水解液,乙醇转化率由14.45%增至39.37%;Ca(OH)2过中和的方法处理后的水解液,乙醇转化率有所增加;以五碳糖为主同时含有六碳糖的速生杨第一步水解液,假丝酵母发酵产乙醇的效果好于酿酒酵母。     

农林废弃物超低酸水解装置及试验研究

自行设计了木质纤维素类生物质超低酸水解装置,该装置可以间歇进料方式实现生物质的超低酸水解。在该装置上分别以木聚糖和定量滤纸为模化物得到了半纤维素和纤维素水解的最佳工况,进而对白松、速生杨和玉米秸秆这三种在我国分布较为广泛的原料进行了超低酸两步水解研究,分别得到了51.24%、78.27%和84.10%的可水解原料转化率和48.19%、57.96%和37.48%总还原糖得率,并以GCMS定性还原糖外的其他产物,最后对水解残渣做了分析研究。     

纤维素超低酸水解产物的分析

基于木质纤维素类生物质水解为人类提供乙醇等能源、化工产品的重要性，该文以定量滤纸模拟生物质的主要组分－纤维素，以其超低酸水解试验得到的最佳工况下液体产物和固体残渣为研究对象，通过高效液相色谱(HPLC)结合KS-802糖柱对产物质中糖的种类进行了划分，以GC-MS对副产物进行定性，并通过扫描电镜(SEM)及热重和工业分析元素分析对固体残渣作了从表观到内部的研究，发现纤维素超低酸水解主要生成纤维四糖、三糖和二糖等低聚糖和葡萄糖及果糖，反应副产物有糠醛、羟甲基糠醛、乙酰丙酸及一些小分子酮、醛类和酸类极性化合物，水解残渣已完全改变了原始形貌，热裂解活性增强，残留物中碳和灰分含量有较大增加，最后根据分析结果探讨了纤维素超低酸水解的反应途径，为木质纤维素类生物质水解技术的规模化利用打下基础。     

秸秆中碱金属相关无机元素的测定和分布

为了探索农业废弃物热化学转化利用过程中的碱金属问题,对相关的无机元素的检测方法进行了探测,并对测试工艺参数进行了优化,得到了比较满意的检测结果:RSD(相对标准偏差)均小于5%,并有较好的回收率。对稻秸用此方法检测的结果为:含钾2.33%,钠1.06%,氯1.63%。化学分馏法实验结果表明:大多数的碱金属相关无机元素都是溶于水的,水洗可以作为一个有效的消除碱金属问题的途径。     

生物质电站燃料供应系统物流模型建立与仿真

生物质物流设计与管理是生物质产品转化过程中最为重要的环节之一,为了优化设计物流过程,降低物流成本,该文建立了生物质电站燃料供应系统的物流模型,模拟生物质从不同收购站运至电站的物流过程。通过对广东湛江生物质直燃电站的物流系统进行分析,给定了设备数量的初值。利用该文建立的模型,以车次平均耗时、设备利用率和平均等待时间等参数考察物流状态,应用ExtendSim软件分析了货车、取样台、称质量站和卸载机等的数量变化对系统性能的影响,并进行了敏感性分析。针对不同时节,得到了农闲时成本最低,农忙时收购量最大的优化结果。该模型的建立与仿真可为生物质电站燃料物流系统的优化,保证燃料稳定供应提供参考。     

添加剂对稻秆燃烧过程中碱金属形态分布的影响

采用化学热平衡分析方法对稻秆燃烧过程中碱金属K的化学形态及其分布,以及添加Al,Si,S,P,Ca等元素对稻秆燃烧过程中碱金属的化学形态分布的影响进行了研究.结果表明,在稻秆中加添加Al或同时添加Al和Si,可以避免稻秆燃烧过程中发生结渣和沉积问题.温度低于900℃燃烧时添加S或温度低于1 100℃添加P.可有效的缓解稻秆中碱金属引起的结渣和聚团问题.系统中Ca的增加可有效的抑制碱金属引起的结渣和聚团问题,但有可能增加其引起的沉积和腐蚀问题.而Si的增加使K以液态形式存在的摩尔百分比增加,导致底灰聚团的现象加重.     

稻壳气力给料装置试验研究

为可靠输送稻壳,提出了一种可用于小型稻壳气化或燃烧装置的非机械阀气力给料方案。通过试验考察了给料系统的输送能力、调节范围及输送效率等方面的性能,结果表明,该方案低负荷调节特性好,给料量调节范围宽,输送效率高,气固比小,与机械式给料方案相比,结构简单,成本低,运行可靠,有较好的推广、应用前景。     

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。     

生物质整合式流化床热解制油系统试验研究

提出了一种将生物质通过热化学方法转化为液体燃料的整合式流化床热解系统，该系统能实现液体燃料的分级制取和能源的综合利用。给料系统的独特设计确保了颗粒状生物质物料能以最大速率20kg／h顺利供给流化床反应器。试验分析了反应温度对生物质热解产物分布的影响，500℃的中温有利于生物油产量的最大化。通过气相色谱和傅里叶红外光谱联用分析仪确定了生物油的主要组分为含有酮、醛取代基的苯酚类和少量的酸、酯类化合物。     

助熔剂对生物质灰熔点和半焦气化的影响分析

为了满足生物质气流床气化液态排渣的要求,研究了CaO与Fe2O3作为助熔剂对高灰熔点生物质的助熔效果,并考察了其对生物质半焦气化的影响.结果表明:当助熔剂CaO质量分数介于0.3～0.4之间时,稻壳灰熔点有明显的降低;当助熔剂Fe2O3质量分数在0～0.5之间并逐渐增大时.稻壳灰熔点急剧下降.CaO与Fe2O3在质量分数较低时对半焦气化都有一定的催化作用,能够提高碳转化速率,但是随着质量分数的增加,助熔剂附着在多孔半焦的表面,阻碍气化介质与半焦的接触,使气化效果下降.