农林废弃生物质与煤共气化灰渣的理化特性研究进展

农林废弃生物质与煤共气化通过充分利用两者的相似性和互补性,实现原料转化过程的节能、低碳、清洁高效。原料灰渣的理化特性是影响共气化稳定运行的关键因素之一,成为了共气化研究关注的重点。本综述主要从农林废弃生物质灰与煤灰的共性与差异、混合灰渣熔融与黏温特性、混合灰中碱/碱土金属对共气化反应性和结渣过程烧结行为的影响等方面,梳理了世界各国农林废弃生物质与煤共气化灰渣理化特性的研究现状。总结分析了添加农林废弃生物质对混合灰熔融流动、烧结行为的影响机制,归纳了混合灰熔融特征、黏温及结渣特性的预测模型与方法,并提出了农林废弃生物质与煤共气化灰渣的未来研究重点。     

生物质与烟煤混合灰渣黏温特性研究

以神华烟煤和玉米秸秆为实验原料,研究弱还原性气氛下生物质掺混量对神华烟煤的灰熔融特性和黏温特性的影响.利用XRD和SEM对灰渣的矿物质组成和微观形貌进行检测和表征.并利用热力学软件FactSage对不同温度下灰渣的物相及矿物质转化过程进行模拟计算.结果表明,随着玉米秸秆掺混量的增加,灰渣中高熔点的石英、钙长石和堇青石的...     

生物质气化技术的研究进展

生物质能是一种可再生能源,它来源于生物体(如植物、动物、微生物等)通过光合作用将太阳能转化为化学能,并以有机物的形式储存。生物质能可以在适当的条件下被转化为热能、电能、生物燃料等,是一种重要的替代传统化石能源的可持续能源。生物质气化作为生物质的开发路径之一,是利用生物质生产合成气的有效方式。本文综述了生物质气化技术的研究,包括传统气化技术、共气化技术、化学链气化技术以及超临界气化技术等。介绍了每个气化技术的实验研究,阐述了各个气化技术的特点;详细介绍了化学链气化中载氧体与共气化中掺杂剂的使用。本文旨在探索使生物质气化效率达到最优的方案,并列举了目前存在的局限性,为进一步发展生物质气化技术以及生物质气化研究提供有益参考。     

生物质气化技术发展分析

生物质气化技术在世界范围内得到了广泛应用.研究综述了生物质气化技术的发展现状和应用情况,阐明了生物质气化技术目前存在的主要问题;对中国生物质气化生活供气和工业供气典型项目的经济性进行了分析,在此基础上对中国生物质气化技术应用前景进行了展望;结合中国生物质气化产业发展面临的新形势,为生物质气化产业的发展提出建议.     

煤焦与生物质焦共气化反应特性研究

以晋城无烟煤和生物质(肉骨粉Meat and Bone Meal:MBM)为原料,在固定床上采用快速热解法制备了煤和生物质焦样。采用扫描电子显微镜结合X射线能谱分析仪(SEM-EDX)分析了煤焦和MBM焦的表面形态和组成;在热天平上采用等温热重法进行了煤焦/MBM焦混合物的水蒸气气化研究。实验结果表明,煤/MBM焦混合物的共气化实验碳转化率高于两者不存在协同作用时的计算值,这是由于MBM焦含有较多的Na、Ca等元素,这些物质对煤焦气化起到了催化作用。当对MBM焦进行脱灰处理后,其气化反应性显著下降。混合物中MBM焦的质量分数在20%~80%时,随着MBM焦含量的增加,混合物中的煤焦反应性相应提高。     

流化床生物质与煤共气化特性的初步研究

在热天平和流化床实验装置中研究了生物质与煤的共气化特性,采用程序升温热重法对稻秆焦、高粱秆焦、玉米秆焦和神木煤焦以及生物质焦与煤焦混合物进行水蒸气气化研究。结果表明,生物质焦和煤焦的反应活性依次增大,其顺序为高粱焦>稻秆焦>玉米焦>神木煤焦。一定温度下,生物质焦与煤焦混合物的气化碳转化率高于各自气化碳转化率的加和。在流化床气化实验中,比较了单独煤气化与稻秆/煤混合物气化的结果,实验结果表明,混合物气化碳转化率、气体中可燃组分的体积分数均高于单独煤气化,气体中CO2的体积分数低于单独煤气化CO2的体积分数。     

生物质流化床气化焦油析出特性的研究

生物质气化中焦油的存在严重地影响了气化设备的正常运行。为了了解生物质流化床气化过程中焦油的析出和脱除特性,以花生壳、稻草以及木屑为原料,采用流化床气化反应系统,研究了气化温度(750℃～850℃)、空气当量系数(0.15～0.35)以及催化剂(白云石、橄榄石与菱镁矿)的添加等对气体产物中焦油的析出组成特性的影响,并采用色谱 质谱联用仪对焦油的主要成分进行了分析。实验结果表明,随着温度的升高,焦油的量快速降低;催化剂的添加也有类似的结果。这说明高温和催化剂有利于大分子焦油的催化裂解。     

生物质超临界水气化制氢催化剂研究进展

本文综述了生物质在超临界水中气化制氢所用催化剂的国内外研究进展。碱类催化剂、金属类催化剂、金属氧化物催化剂、碳类催化剂、矿石类等五类催化剂均能不同程度提高气化率和氢气产率。通过催化剂的比选,提出有效的催化剂及催化剂载体。并提出常用碱类催化剂存在的问题,对今后碱类催化剂的高效利用提出建议和展望。     

生物质与石油焦共气化特性的研究

在内径为50mm,高约950mm的固定床反应器上对生物质与石油焦共气化特性进行了研究。研究了气化模式、石油焦添加比例、添加方式、粒径大小及气化温度对气化效果及焦油量的影响。结果表明,石油焦可以起到催化裂解生物质焦油的作用。随着氧气的体积分数从2%增加到15%时,气体的热值从5.35MJ/m³降低到2.98MJ/m³。在气化温度为700℃时,四种氧气含量下生物质单独气化时焦油产率平均值为6.4%,气体热值为4.31MJ/m³;生物质和石油焦混合气化时焦油产率平均值为2.9%,气体热值为5.19MJ/m³。石油焦的最佳添加比例为1∶1。生物质和石油焦不混掺焦油的产率最大,混掺其次,石油焦提前加入效果最好。随着添加石油焦粒径的增大,石油焦对生物质气化焦油的裂解率逐渐降低。在两种气化模式下,随着气化温度的升高,焦油的产率均逐渐降低。     

燃煤电厂异相凝并飞灰重金属淋滤特性

采集了燃煤电厂的异相凝并后飞灰，分析了其物理化学特性。并通过淋滤实验研究了飞灰中重金属As、Se、Pb的环境稳定性。结果表明，凝并飞灰的粒径峰值为138.04 μm，而粉煤灰为60.26 μm；凝并后细颗粒凝聚成了较大的颗粒；凝并飞灰中重金属As、Se、Pb含量均高于同工况下粉煤灰中的含量，且后序脱硫环节所产生石膏中重金属的含量有所下降；批淋滤实验研究结果表明，凝并飞灰中的重金属浸出能力受淋滤液的pH值影响较大，温和环境和碱性条件抑制了As的浸出，酸性和碱性条件抑制了Se的浸出，而碱性条件抑制了Pb的浸出。柱淋滤实验研究结果表明，在酸性溶液和水溶液中，凝并飞灰的重金属浸出能力均受到了抑制。     

生物质热解油气化试验研究

生物质是一种环境友好可再生资源，可以通过多种途径转化为液体燃料。生物质热解液化即是在缺氧状态下对生物质进行快速加热，然后再对热解产物进行快速冷凝，最后获得一种称为生物油的液体燃料的技术。该技术以及生物油的特点主要有：热解液化温度为500℃，远低于生物质热解气化所     

煤中痕量元素在循环流化床锅炉中的迁移行为与富集特性

对天津市某电厂循环流化床(CFB)锅炉燃用的原煤及燃烧产物底灰、飞灰、细飞灰(≤50 μm)进行痕量元素含量的测定,分析了Be、Zn、Hg、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、As、Se、Cd、Pb 13种痕量元素在燃烧过程中的迁移行为,揭示了痕量元素在CFB锅炉中的分配、富集特性。结果表明,CFB锅炉中,较低的炉温对于痕量元素的迁移富集产生了较大的影响。由相对富集系数得知,Be、V、Co、Se在底灰中耗散,在飞灰中富集,Zn、Mn倾向于在底灰中富集,元素Cd、Pb、Ni、Cu挥发性较强,在底灰和飞灰中均是耗散。As受钙氧化物影响,挥发性表现并不明显。Hg在底灰和飞灰中相对富集系数均很低,表明Hg在整个燃烧过程中以气态形式排放;Hg、As、Se、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Pb均有向小颗粒物中富集的趋势。根据相对富集系数以及研究的13种元素在低温CFB锅炉中的迁移行为,将这些元素分为三类:A类(E_R<0.1),主要是以气态形式排放元素Hg;B类(0.1R≤0.85),较易挥发元素As、Be、Ni、Cu、Se、Cd、Pb、Co、V;C类(E_R>0.85),主要残留在固体产物中元素Zn、Mn、Cr。     

Development of a procedure for the sequential extraction of substances binding trace elements in plant biomass

This work investigates how the amounts of some important substances in a plant, and their behaviour inside the plant, depend on the levels of stress placed on the plant. To this end, model plant spinach (Spinacia oleracea L.) was cultivated on soil treated with sewage sludge. The sewage sludge contained various trace elements (As, Cd, Cu, Zn), and the uptake of these trace elements placed the plant under stress. Following this, a sequential extraction procedure was employed to determine the levels and distributions of trace elements within the most important groups of compounds present in the spinach plants. Since the usual five-step sequential extraction procedure provides only general information on the distributions of elements within individual groups of organic compounds, due to the wide range of organic compounds within the individual fractions, this scheme was extended and improved through the addition of two solvent extraction steps—a butanol step (between the ethyl acetate and methanol solvent steps) and an H₂O step (after the methanol+H₂O solvent step). The distributions and levels of the trace elements within the main groups of compounds in spinach biomass was investigated using this new seven step sequential extraction (water free solvents: petroleum ether (A) ethyl acetate (B) butanol (C) methanol (D) water solvents: methanol+H₂O (1+1; v/v) (E) H₂O (F) methanol+H₂O+HCl (49.3+49.3+1.4; v/v/v) (G)). The isolated fractions were characterized using IR spectroscopy and the trace element contents were determined in the individual fractions. Lipophilic compounds with low contents of Cd, Cu and Zn were separated in the first two fractions (A, B). Compounds with higher As contents (11.5–12.8% of total content) were also extracted in the second fraction, B. These two fractions formed the smallest portion of the isolated fractions. Low molecular compounds from secondary metabolism and polar lipids were separated in the third (C) and fourth (D) fractions, and high molecular compounds (mainly polypeptides and proteins) separated in the fifth and sixth fractions (E, F). The addition of the H₂O solvent step was particularly useful for separating compounds that have a significant impact on trace element bounds. The methanol fraction was dominant for all treatments, and a significant decrease in the spinach biomass separated in this fraction was observed when the soil was treated with sewage sludge. Most of the As (35.5–38.8% of total content), Cu (45.0–51.6%) and Zn (39.8–47.2%) was also determined in this fraction. The G fraction (obtained after acid hydrolysis) contained polar compounds. Most of the Cd was also found in this fraction, as was a significant amount of Zn. Non-extractable residues formed the last fraction (polysaccharides, proteins).     

生物质气化燃气中固体颗粒物的恒温临氧热解机理研究

在固定床反应器中考察了不同气氛下PBG恒温热解特性的差异,结合XPS与~(13)C NM R等技术手段分析了400℃恒温热解条件下PBG固相产物的化学结构变化。结果表明,PBG在400℃恒温热解时,生物质气化燃气(BAG)与N_2气氛下更易生成焦油,其析出量分别为50.71与37.45 mg/g,而临氧燃气气氛(BAG+2%O_2)下焦油析出量仅为11.96 mg/g,说明适量O_2的存在可有效抑制焦油的生成。进一步进行化学结构分析表明,在燃气(BAG)恒温热解条件下,PBG主要发生以脱氢脱氧为主的芳香化缩聚反应,易形成焦油类的大分子多环芳烃;而在临氧燃气(BAG+2%O_2)恒温热解条件下,PBG表面的有机基团易与O_2发生表面氧化反应,生成表面含氧官能团,在一定程度上抑制了芳香环缩聚反应,进而有利于降低焦油类物质的产率。因此,在生物质气化燃气实际高温过滤过程中适当添加氧(如:2%O_2),可有效降低PBG焦油收率,且不会形成大分子多环芳烃,有助于解决粗燃气过滤的过滤介质堵塞问题。     

解耦双回路气化系统中生物质催化水蒸气气化制富氢气体

为强化生物质气化过程中焦油转化和氢气富集,提出了一种新型解耦双回路气化系统(DDLG) 。该气化系统将气化过程解耦为燃料气化、焦油重整和半焦燃烧三个子过程,分别发生于三个独立的反应器,即气化反应器、重整反应器和燃烧反应器。其中,气化反应器和重整反应器并行布置,分别与燃烧反应器相连,形成两个平行的且可独立控制的双循环回路。以松木屑为原料及兼作为原位焦油重整催化剂的煅烧橄榄石为循环固体热载体,考察了反应条件对 DDLG 中松木屑气化性能的影响。结果表明,重整反应器从气化反应器中解耦,并辅以橄榄石催化剂,可实现焦油高效转化脱除。如气化反应器700℃、重整反应器 850℃和水蒸气与原料中碳的质量比(S/C) 1.2 反应条件下,产品气中焦油含量降低至13.9g /m~3,气体产率和H_2分别达到1.0m~3 /kg,和38.8%。     

Carbonaceous residues from biomass gasification as catalysts for biodiesel production

Tars and alkali ashes from biomass gasification processes currently constitute one of the major problems in biomass valorisation,generating clogging of filters and issues related with the purity of syngas production.To date,these waste residues find no useful applications and they are generally disposed upon generation in the gasification process.A detailed analysis of these residues pointed out the presence of high quantities of Ca(>30 wt%).TG experiments indicated that a treatment under air at moderate temperatures(400-800 C) decomposed the majority of carbon species,while XRD indicated the presence of a crystalline CaO phase.CaO enriched valorized materials turned out to be good heterogeneous catalysts for biodiesel production from vegetable oils,providing moderate to good activities(50%-70% after 12 h) to fatty acid methyl esters in the transesterification of sunflower oil with methanol.     

生物质气化过程中碱金属和碱土金属的析出特性研究

研究了固定床上生物质及热解焦CO2气化过程中碱金属及碱土金属(AAEMs)的析出特性。利用原子吸收光谱仪,考察了不同生物质种类、不同热解制焦温度对AAEMs析出的影响。不同生物质由于其挥发分含量不同引起气化失重率的差异,焦气化活性随制焦温度升高而降低。生物质及焦气化过程中Na析出率最大,其次是K,碱土金属析出率低于碱金属,这与元素在生物质中的存在形式、金属价态有关。低温段K的析出率随热解制焦温度的提高而增加,而Na在热解与气化段总的析出率与制焦温度关系不大。生物质的种类尤其是灰中的Si含量对Ca和Mg的析出影响较大,气化效率高的生物质AAEMs析出较多。热力学计算结果显示,气化过程中Na、K多以氯化物的形式存在并析出,Ca、Mg则更倾向于形成硅酸化合物而不易析出。