硫酸盐黑液直接苛化与水蒸气气化研究

采用锐钛矿型二氧化钛对两种硫酸盐黑液半焦在860℃的温度下进行了直接苛化与水蒸气气化实验.结果表明:黑液半焦中的有机碳可在6 min内气化完毕,直接苛化反应也可在此时间内完成;气化所得气体的干基高位热值约10 MJ/m3;气化与直接苛化所得固体产物熔点高于900℃且粉末状态良好,主要成分为五钛酸钠,该产物水解后生成氢氧化钠和不易继续水解的三钛酸钠;回收的三钛酸钠继续用于直接苛化实验时,固体产物没有发生结块现象,可以循环利用;约占黑液总硫20％的硫以非还原态留存于气化残余固体中.     

玉米秸秆和木屑及木钠混配成型工艺参数优化

为了研究玉米秸秆与木屑及木钠的混配成型特性,该文采用5因素的响应面中心组合设计,在WD-100KE型电子压力机上进行单颗粒压缩试验,研究了成型参数木屑质量分数(0~40)、木钠质量分数(2%~10%)、温度(40~160℃)、水分(4%~20%)、压力(1~9 k N)对成型指标松弛密度、比能耗、径向最大抗压力的影响。通过对试验数据的回归,建立了响应面模型,分析了参数间的交互作用,获得了较佳的成型参数,并进行了试验验证。结果表明:温度和水分、水分和压力对比能耗起显著交互作用;木钠质量分数和温度、温度和水分、水分和压力对径向最大抗压力起显著交互作用。较佳的参数为:木屑质量分数10.15%,木钠质量分数8%,温度95.83℃,水分15.83%,压力3 k N,验证试验参数修正为:木屑质量分数10%,木钠质量分数8%,温度96℃,水分16%,压力3 k N,响应指标结果为:松弛密度1 054 kg/m3、比能耗8.02 k J/kg、径向最大抗压力685N,与预测值误差值在8%以内,可为相关生产提供理论参考。     

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.     

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。     

CoAPSO-5分子筛膜制备与CO2/CH4分离性能实验

采用原位水热合成法在多孔α-Al2O3上制备了CoAPSO-5分子筛膜;通过XRD和SEM检测,证明所合成的CoAPSO-5分子筛膜致密、均一、厚度20μm无取向;通过气体渗透法检测所合成的分子筛膜为无缺陷;同时,考察了CoAPSO-5分子筛膜对CO2/CH4混合气的分离效果,渗透分离结果显示,在渗透压差分别为0.3和0.5MPa时,CO2/CH4的真实分离系数分别为4.86和5.29。     

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。     

生物质流化床富氧-水蒸气气化制备合成气研究

使用不同含水率的木粉为原料,以180～270kg/h的进料速度在内径0.5m、高9m的常压流化床气化炉上进行了富氧-水蒸气气化制备合成气实验。考察了当量比、水蒸气配比、二次风以及原料含水率对气化温度、燃气组分、低位热值、气体产率、气化效率和碳转化率等参数的影响。结果显示：当量比为0.25～0.27之间,水蒸气配比0.4时,H2含量最高可达28.7%,H2/CO为0.94,燃气热值9.9MJ/m3,气化效率大于75%, 碳转化率大于97%;提高二次风比率可明显降低焦油含量,在总当量比0.29、二次风比率25%时焦油含量为49mg/m3;原料水分增加,气体质量下降,含水率以不超过20%为宜。     

燃用生物质气化气的内燃机特性分析

生物质气化气的组分对内燃机的排气温度、最大爆发压力、有效热效率和尾气排放都具有重要影响.各种气体成分的燃烧速率以及其中的阻燃成分都直接影响气缸内混合气的燃烧,同时影响内燃机的尾气排放.分析发现内燃机的排气温度过高、爆发压力偏低、能耗偏高的主要原因是由于生物质气化气热值低、燃烧速度慢:通过对尾气排放的测试分析发现,混合气的完全燃烧可以降低碳烟、CO和HC的排放,降低燃烧温度可以降低Nox的生成率.     

木粉水解残渣热解半焦结构及反应性研究

以典型的稀酸水解工艺中产生的残渣为原料,通过高温管式炉以慢速升温方式制备了木粉酸水解残渣(AHR)热解半焦.通过工业分析对比分析了AHR与其热解半焦组成的变化.利用XRD和SEM分析方法对半焦样品的晶相结构及表面形貌进行了表征,通过不同热解终温下半焦样的结构形貌变化解释其反应性的差异.在热重分析仪上通过分析半焦在CO_2气氛下的失重,表征AHR热解半焦CO_2气化反应性.工业分析结果表明随着热解终温的升高,半焦的炭化程度升高.XRD结果分析显示:随着热解终温的升高,AHR热解半焦的类晶相结构的有序化程度增高;SEM结果表明:木粉的纤维结构经酸水解后发生了变化,AHR热解半焦形态与木粉半焦有着明显区别;随着热解终温的升高,半焦样的解构程度增加.对气化反应活性的研究表明:随着热解终温的升高,半焦样的反应活性降低.     

生物油模型化合物水相重整制氢热力学分析

利用Gibbs自由能最小化原理对生物油模型化合物水相重整制氢过程进行了热力学平衡计算,考察了反应温度为340 ～ 660 K、压力比Psys/PH2O为0.1 ～2.0时两个变量对H2选择性、CH4选择性、积碳以及原料转化率的影响.计算结果表明,当体系存在甲烷化与积碳反应时,原料转化率大于99.99％且无固态碳生成,但甲烷化较制氢反应热力学更有利.限制甲烷化反应后可提高H2选择性,其产氢机理主要为原料的直接裂解反应,且1 mol甲醇、乙酸与乙二醇可分别生成约0.999、1.940、1.999 mol的固态碳.同时限制甲烷化反应和积碳反应,在反应温度500 K、压力比Psys/PH2O为1.1时,水相重整甲醇、乙酸、乙二醇可得到H2选择性为74.98％、66.64％、71.38％,且3种原料转化率均大于99％.