棉秸秆二次炭化实验分析

针对新疆大量的生物质秸秆资源,尤其是棉花秸秆,在外热式炭化炉中炭化后比表面积不高、利用率低的问题,利用二次炭化的方法提高炭的比表面积。将干燥的棉秸秆在外热式炭化炉中以500℃炭化,再将炭化产物粉碎后分别在800℃和900℃的高温下,进行二次炭化,制得高活性生物质炭。同时,比较一次炭化产物、二次炭化不同温度产物的比表面积和吸附能力得出:温度越高,保温时间越长,制得炭的比表面积越大,吸附效果越好。实验结果表明:二次炭化有利于制得活性炭,提高生物质炭的经济价值。     

生物质连续式分段热解炭化设备研究

针对目前连续式炭化设备的热解温度场难以梯级调控,不能满足多种热解温度工艺试验要求,采用分段式加热技术,设计了5段独立热解炭化炉,并结合连续式输送原理,集成生物炭循环水冷技术、热解气二次催化裂解技术和油气二级冷凝分离技术等,研发了连续式分段热解炭化设备。以粉碎的玉米秸秆为原料开展了热解炭化试验,结果表明,本炭化设备实现了连续炭化和分段加热,当5段炉温设为550℃、600℃、600℃、600℃、550℃时,生物炭得率29.97%,低位热值26.21 MJ/kg,固定碳含量55.63%,热解后的油气能较好地实现分离,达到了设计要求,实现了生物质的分段控温加热和连续热解。     

生物质燃料成套设备应用前景广阔

生物质燃料(清洁炭)成套设备,近年来在全国广大城乡得到应用,它是一种新的农村设备设施,一种新的致富项目。 [北源牌]生物质燃料(清洁炭)成套设备为国家专利获奖产品。它由成型机、烘干机、炭化炉组成。成型机配电15kW,日产燃料棒4.1吨;烘干机配     

玉米秸秆与小麦秸秆共热解特性试验研究

针对当前多原料混合共热解特性研究不清的问题,采用量大面广的玉米秸秆与小麦秸秆进行共热解试验。通过设定不同的炭化温度、升温速率、保温时间以及原料掺混比进行四因素三水平试验,分析不同工艺条件下的生物炭比表面积、固定碳含量、生物炭得率、热值和SEM等指标。结果表明:在炭化温度为550℃、升温速率为2℃/min、保温时间为45min、玉米秸秆与小麦秸秆掺混比为3∶7时,比表面积、固定碳含量、生物炭得率、热值四项指标综合较优。该研究可为生物质共热解工艺优化和设备开发提供参考。     

棉秆炭化炉的研究分析

新疆是我国最大的棉花种植基地,连续十年多实现棉花单产、总产和调出量位于全国第一,但棉秆焚烧造成了比较严重的污染。在生物质能成为国际可再生能源领域的焦点的大环境下,棉秆炭化炉能有效地将棉秆变成可再生能源,为棉秆找到很好的"出路"。为此,介绍了棉秆的炭化方法及两种炭化炉的工作原理及比较结果。同时,还介绍了车载式炭化炉与固定式炭化炉并进行比较,分析了影响出炭率的主要因素。     

生物质外热式连续炭化炉的设计及可行性分析

化石能源日益枯竭的今天,利用生物质能替代传统能源研究成为研究的焦点,新疆棉秆资源丰富,合理利用生物质资源具有很大的意义。为此,以棉秆为实验样本,分析现有炭化工艺,依照节能环保的原则,设计了一种生物质外热式连续炭化炉,并介绍了炭化炉的整体结构设计,详细说明了其主要部件的设计方案及参数选择。同时,对所设计的炭化炉进行热平衡计算,得出炭化反应产生的天然气完全燃烧的热值为727MJ,炭化室热损耗为501.23MJ;理论验证了该炭化炉结构合理、制作工艺简易、操作方便、性能可靠,具有较好的市场前景。     

生物质炭化设备输料系统的设计与验证

生物质经热解炭化后,可产出生物炭、燃气及焦油等经济产物,为提高生物质能源的利用率,在已有连续式热解炭化设备基础上,提出以四线螺旋输料系统为主,密封进料、冷却出炭为辅的物料传输系统,提高设备输送平稳性及物料滞留时间控制的精准性,并进行试验验证。     

响应面法优化水稻秸秆炭化工艺参数

采用响应面法优化水稻秸秆炭化工艺条件。在单因素实验基础上,选择热解温度、升温速率和保温时间为随机因子,进行3因素3水平的Box-Behnken中心组合设计,采用响应面法分析3个因素对水稻秸秆产炭率的影响,并建立产炭率的二次多项式数学模型。结果表明:水稻秸秆炭化时,最佳产炭条件为热解温度300℃、升温速率7.56℃/min、保温时间0.98h,在此条件下的产炭率为44.49%。随机选择水稻秸秆炭化条件,所得实验值与理论值的偏差为4.3%左右,理论值与实验值较接近,说明回归方程拟合度较高,该优化方法可行。     

连续式秸秆炭化炉的设计

炭化是解决秸秆、稻壳、农林废弃物等生物质资源化开发利用的有效途径.设计一种连续式秸秆炭化炉,介绍炭化炉的整体结构设计,详细说明其主要部件的设计方案及参数选择.经验证,该炭化炉结构合理,制造工艺简单,操作方便,性能可靠,具有较好的经济性和市场前景.     

柠条生物炭结构与表征

生物质炭化过程结构变化可以通过有机元素含量和官能团加以表征。以柠条为试验对象，分析柠条生物质原料，以及分别在200、300、400、500和600 °C温度下炭化处理得到的生物炭中C、H、O、N和S共5种有机元素的含量变化，研究了生物炭有机元素在热裂解过程中的变化规律；分析原料和不同温度下生物炭官能团的组成，研究了热裂解温度对生物炭结构的影响。结果表明，随着炭化温度的升高，C元素含量增加，H和O元素含量均显著下降，N和S元素含量则基本保持不变，H/C和O/C物质的量比均下降。有机官能团的变化表明，随着炭化温度的升高，生物炭逐渐由线型多糖向稠环芳烃结构转变，最终形成类似于石墨烯的结构。      

基于专家模糊PID控制的生物炭炭化炉的研究

加热炉的特性参数由于受负荷或干扰因素的影响,具有时变性、大滞后、大惯性及一定非线性的特点。生物炭作为一种新型土壤改良剂与全球温室效应缓解良药吸引了各国研究人员的兴趣,其制取设备—生物炭炭化炉是一种特殊的加热炉,它不仅要求精准控温避免超调,还要求可控升温速率,这对于该炉的设计提出了不小的挑战。为此,应用专家模糊PID控制系统实现了生物炭的精确制备,并在Mat Lab/Simulink仿真的基础上,验证了该设计满足生物炭炭化高精度、无超调的要求。     

基于棉花秸秆炭的高品质生物质炭化炉设计

在掌握棉秆炭化期间热解失重规律、力学和能量指标及燃烧特性的基础上,针对小型炭化炉展开研究,完成设计和优化,解决了以高温电阻炉作为炭化设备时炭化单批盛放量有限及升温降温速度过慢不利于试验开展的问题。该装置主要由自动进出料装置、加热部件、盛料部分和尾气处理部分组成,对其中关键部件如进出料系统、炭化炉及燃烧器进行设计及试验,并试制了样机。试验结果表明:制炭成型率达93.6%,燃烧性能达标率95.3%,单炉炭化秸秆棒和秸秆粉末达到设计指标,可以高效完成棉花秸秆炭化工作,满足设计要求。      

棉秆热裂解工艺参数优化与固体产物性质分析

对未经粉碎的棉秆进行了直接热解炭化实验研究。研究表明,未经粉碎的棉秆在热解温度400℃时进行热解炭化后,生成的秸秆炭的比例最高,且秸秆炭中的固定碳含量最高。在棉秆热解过程中,随着反应温度的增加,热解固体产物质量不断减小;热解温度高于400℃以后,随着反应温度的增加,固体产物中固定碳含量开始下降。通过正交试验得到了最优组合的热解工艺参数为：热解温度400℃,升温速率5℃/min,保温时间2 h。得炭率可达49.98%。     

基于炭气原位耦合重整的秸秆热解设备的研制

针对当前生物质热解炭化设备存在产物质量较差、能量损耗严重等问题，采用多级布风搅拌和气体回流重整等方法，提出生物质炭气原位耦合重整工艺路线，并对炉体、压实机构和多级布风搅拌出料机构进行设计，研发立式移动床生物质炭化设备。以花生壳为原料开展热解炭化试验，结果表明，原料处理能力1312 kg/h，生物炭得率27.8%，热解气热值6.3 MJ/m3，焦油转化率71.3%，各项性能指标均达到设计要求。      

不同炭化温度和时间下牛粪生物炭理化特性分析与评价

高含水率是牛粪现有处理方式的限制性因素之一。水热炭化技术不受牛粪高含水率的限制,是安全处置与资源化利用牛粪的极具潜力的技术措施之一。将新鲜牛粪在190℃和260℃下水热炭化处理不同时间(1、6、12h),收集并测定生物炭性质,并用熵权TOPSIS模型评价其农学应用价值。结果表明,牛粪生物炭理化性质因炭化温度和时间而异。炭化温度从190℃升高到260℃,反应时间由1h延长至12h,牛粪生物炭碳、全磷、全钾含量分别增加17.88%、39.06%和85.19%,而产率、氢与碳原子比、氧与碳原子比、氧氮与碳原子比、铵态氮含量、交换态磷含量和交换态钾含量则分别降低26.65%、24.00%、68.42%、64.29%、98.91%、89.26%和42.30%,炭化程度显著提高。牛粪生物炭红外谱图官能团吸收峰位置变化较小,随着炭化温度升高和时间延长,含氧官能团吸收峰强度降低,金属-卤素化合物吸收峰强度增加。提高炭化温度,延长反应时间,牛粪生物炭表面电荷量及其pH值依变性减弱,比孔容和比表面积也降低。整体而言,炭化温度对牛粪生物炭性质影响大于反应时间。低温短时间处理制备牛粪生物炭的农学应用潜力较大,更适宜作为土壤调理剂。     

生物质热解利用系统的实验研究

根据产气量为20m3/h的热解炉,以玉米秸秆颗粒为生物质原料,对额定功率为10kW的燃气发电系统及其相关的焦油裂解装置进行了研究,得出玉米秸秆颗粒在热解温度为470℃左右时,燃气的热值最高,以煅烧的白云石和镍基催化剂组成的焦油裂解装置,在催化裂解温度为850℃时,可达97%以上的焦油裂解率.结合对热解气副产物生物质炭的分析,得出了生物质热解利用系统的产出能量大概分布,为生物质能源的高效综合利用提供一定的参考.     

园林废弃物生物质炭化装备设计及仿真研究

炭化是解决农业和林业生产废弃物资源化开发利用的有效途径。针对当前城市景观园林废弃物,设计一种园林绿化废弃物利用成套装备,包括压块成型装置以及炭化炉,该炭化炉采用废气自循环,实现园林绿化废弃物的高效炭化,避免环境污染,并运用fluent软件对炭化炉进行传热性能仿真研究,得出炉内最高温度为2 246 k,炉体内胆内部温度分布均匀。经验证,该炭化炉结构合理,性能可靠,对我国园林废弃物炭化技术发展具有重要的意义。     

热解温度对生物质炭性质及其在土壤中矿化的影响

以苹果树修剪的枝条为原料,分别在300、400、500、600℃条件下热解制备生物质炭,在采用扫描电镜、红外光谱、物理化学吸附仪等手段研究其性质、结构差异的基础上,通过培养试验研究不同温度制备生物质炭的矿化特征及其对土壤有机碳组分的影响。结果表明,随着热解温度的升高,生物质炭的碳含量、比表面积及碱性官能团的含量增加,O、H及H/C、O/C和酸性官能团、总官能团的含量则降低,生物质炭的芳香族结构加强,稳定性升高。添加生物质炭可以增加土壤呼吸速率、微生物量碳(MBC)及可溶性有机碳(DOC)的含量,且随着添加比例的增加而增加,但随着热解温度的升高而降低。生物质炭的矿化率随着热解温度升高和添加比例增加而降低。利用双库模型揭示了生物质炭对土壤活性碳库、惰性碳库及其分解速率的影响。施用生物质炭后土壤有机碳的半衰期在24.09~44.76 a之间,且随生物质炭制备温度升高而增大。考虑到生物质炭制备过程中有机碳的损失,且从提升土壤有机碳含量方面考虑,500℃为制备苹果枝条生物质炭的最佳温度。     

基于连续式热解炭化设备加热方式设计及验证

在现有连续式生物质炭化设备的基础上，针对其热解炭化段热能利用率低、温度转换不平稳等问题，根据生物质热解机理，设定理想炭化温度，分析管式换热器和折流板式换热器的优缺点，提出了多腔旋流梯级换热系统，并利用数值模拟确定螺旋角为35°,螺距长为1.2 m,此时干燥段温度为213℃,与目标值200℃偏差最小，符合工艺要求。试验结果表明：各温区温度变化在15℃以内，设备运行稳定。     

基于扫描图像RGB分析的生物质炭吸附特性研究

以花生壳和玉米秸秆为原料,利用自主研发的无轴螺旋连续热解装置在300、400、500℃的热解温度下反应10 min制备生物质炭,对生物质炭进行工业分析和热值测量,分析其组成成分和热值;开展了生物质炭亚甲基蓝吸附与碘吸附特性研究,结合扫描仪和取色软件获取生物质炭的RGB数据并进行灰度转化,探究生物质炭的吸附特性与RGB值、灰度的相关关系。结果表明:随着热解温度的升高,生物质炭中挥发分的含量降低,固定碳和灰分的含量升高,热值升高;较低热解温度的生物质炭的吸附效果优于较高温度热解的生物质炭;生物质炭的吸附值与R、G、B值均随着热解温度的升高而降低,两者之间存在强正相关关系,相关系数r为0.582~0.944;生物质炭的灰度与吸附值存在强正相关关系,相关系数r为0.685~0.977。