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。     

玉米秸热解动力学研究

生物质能具有低硫和二氧化碳零排放的特点,其在能源结构中的地位越来越重要。作为一种高效生物质能转化途径,热化学转化可获得气、液和固态多种能源产物。其中,热解是热化学转化中最为基本的过程,是气化、液化及燃烧过程的初始和伴生反应,对热解的分析有助于热化学转化过程控制及高效转化工艺的开发。热解动力学是表征热解过程中反应过程参数对原料转化率影响的重要手段,通过动力学分析可深入了解反应过程和机理,预测反应速率及难易程度,为生物质热化学转化工艺的研究开发提供重要的基础数据。国外对纤维素热解动力学已进行了一些研究,但生物质作为纤维素、半纤维素、木质素等的复杂聚合物,其热解行为与单纯纤维素差别较大。因此本文的热解研究集中在玉米秸这种常见的软质秸秆类生物质原料。     

流化床生物质燃烧过程中传热特性的CFD–DEM数值模拟

本文基于CFD–DEM方法,将多种传热模型与稠密气固流动与化学反应耦合,对鼓泡流化床内生物质燃烧过程中的传热特性进行了数值模拟研究。结果表明,对于燃料颗粒,反应热占据主导地位,辐射和对流传热同样起到重要作用,导热的影响相对较小。随着燃料挥发分含量的增加,对流传热和颗粒–颗粒导热作用增强,颗粒–壁面导热减弱。床内热点温度由燃料挥发分燃烧引起,从床层表面产生并上升到自由空域。生物质颗粒的温度则随局部颗粒浓度的减小而逐渐增加。

     

流化床生物质气化过程的CFD–DEM模拟研究

本文采用计算流体力学–离散单元法耦合热化学和多分散曳力子模型,对鼓泡流化床反应器内生物质气化过程进行了数值模拟研究。在进行了模型验证后,讨论了关键操作参数对颗粒尺度信息（如颗粒运动、混合、传热）和反应器性能的影响。结果表明,在生物质气化过程中,对流传热起主导作用,其次是辐射传热和反应热,传导传热所占比例最小。提高操作温度和生物质/水蒸气比可以促进传热过程和化学反应的进行。

     

生物质飞灰未燃尽炭制备活性炭及其超级电容性能研究

生物质燃料在锅炉中经过热解和燃烧后,飞灰中含有孔隙丰富的未燃尽炭.但其孔隙率和比表面积无法满足商用超级电容炭的要求,改善材料孔隙结构的活化方法成为未燃尽炭提质改性的关键.本研究通过对筛分粒径＞0.2 mm的未燃尽炭进行KOH一步活化处理后发现,在浸渍比3.5:1时活性炭拥有较大的比表面积(1982 m2/g),且在电流...     

富钠液化残渣CO2气化过程煤焦结构演化及钠赋存形态迁移规律(英文)

本研究采用N₂吸附-脱附、FT-IR、XRD、SEM和Raman分析，考察了富钠液化残渣CO₂气化过程煤焦结构演化和钠赋存形态变迁规律。实验结果表明，富钠液化残渣钠离子高温下易诱导液化残渣孔结构发生变化，拓展了介孔结构，介孔体积由0.05 cm³/g增加至最大0.16 cm³/g。随气化反应进行，煤焦中相继出现不同晶体化合物，XRD分析显示多数晶体矿物质为含钙矿物质，没有明显含钠矿物质的衍射峰，是钠离子高温下易挥发及含钠化合物晶体存在缺陷所致。与含钠矿物质相比，含钙矿物质更易与液化残渣中铝硅酸盐反应，从而使含钠矿物质气化过程保持了催化活性。煤焦(G_R+V_L+V_R)/D的比率先升高后降低，分别与芳香族的解离及小芳香环结构重排成大芳香环结构有关。此外，钠离子释放率与气化反应时间密切相关，液化残渣中大部分钠离子在气化初期挥发至气相，与负载水溶性钠盐液化残渣相比，富钠液化残渣钠离子高温释放率较低。     

钙基废弃物对生物质吸附增强式气化制氢特性的影响研究

为了提高生物质气化制氢效率，综合利用工业固废资源，利用钙基废弃物——电石渣作为CO₂吸附剂，在两段式固定床上探究了钙基废弃物的添加量、反应温度对生物质气化制氢特性的影响，着重研究了吸附剂在实际应用中的循环吸附性能，并以此探讨了电石渣对生物质吸附增强气化的影响机制。结果表明，随着电石渣添加量的逐渐增加，H₂产量和含量都呈现出增加的趋势。而随着温度的升高，H₂产量和含量先增加后减小。当CaO/C物质的量比为1，重整段温度为700℃时，气体产物中的H₂产量和含量为154.34 m L/g(生物质)和26.76%，获得最大值。当电石渣循环次数小于5时，H₂的含量和产量相较于初次反应都有所增加。     

面向CH4-CO2重整反应的生物质炭基催化剂载体制备工艺的研究进展

CH₄干重整(DRM)技术能够同时将CH₄和CO₂两种温室气体转化为合成气，以实现温室气体减排及资源化利用，因此，越来越受到研究者的青睐。生物质炭具有高比表面积、发达的孔隙结构、高的热稳定性、优异的耐酸碱性、丰富的碱/碱土金属和含氧官能团含量以及成本低廉等优点，其应用于DRM，可以适用于页岩气、油田伴生气、焦炉煤气和煤层气等不同的重整体系，省去部分废气的脱硫等预处理过程，具有重要的工业应用前景。本工作对用于DRM的生物质炭基催化剂载体的制备工艺进行了总结。综述了不同的炭化工艺及其对生物质炭产量和性质的影响；介绍了生物质炭的理化性质对重整反应的影响及影响理化性质的因素；分析了不同的活化方法对生物质炭基催化剂催化性能的影响；并对影响催化剂稳定性的碳消耗进行了介绍。