收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生物质与煤共热解气化行为特性及动力学研究

孙云娟  
【摘要】:生物质与煤共热解是一项极具开发潜力的技术,在国内外仍属较新领域,其核心是共热解中协同反应效应的相关问题。本论文研究在现有实验室条件下,全面分析了六种形式的生物质与煤共热解过程,考察其中的协同反应效应,利用分布活化能法(DAEM)研究生物质与煤的共热解动力学特性,得出共热解动力学相关参数,为实现生物质与煤高效协同共热解反应寻找更为有效的途径。主要内容和研究成果归纳如下: 1.生物质与煤慢速共热解行为研究 采用TG-FTIR联用的分析方法对生物质与煤单独热解及共热解过程进行分析。结果发现,生物质与煤共热解的实际热失重过程较理论计算值程度有所加深,褐煤与生物质的共热解效果最好;共热解协同作用主要体现在较高温段生物质对煤的催化作用。根据TG-FTIR的实验结果推测,生物质中的Fe、Ca、Mg、Si等微量元素的氧化物,在共热解过程中破坏煤胶质体的形成,使得煤炭热解初期的产物气体得以逸出,从而增加共热解过程气体产率,降低液体产率;自制的镍铁白云石基双金属催化剂进一步促进了共热解反应发生的深度,提高了共热解过程中碳的转化率和原料利用率。 2.生物质与煤快速共热解行为研究 在小型固定床反应器上,对生物质与煤快速共热解过程进行研究,发现:温度对生物质与煤快速共热解反应影响比较明显,温度越高,产气率和H2含量越大,固体得率越低,气体和固体得率及气体组分理论值与实际值的偏差,说明快速共热解过程中存在协同反应;生物质与煤快速共热解产气量随生物质在原料中掺混比例的增加而增加;生物质与煤快速共热解反应有利于产生富氢热解气,尤其是木屑与烟煤在B:C=2:8(Wt/Wt)的条件下生成的热解气中H2所占比例达42.53%,CO产率随着生物质在原料中所占比例的增加而降低,CO2实际产率低于理论计算值,CH_4产率随着煤化程度和生物质在原料中所占比例的增加逐渐降低,其他烃类的产量增加。 3.生物质与煤快速共气化行为研究 在小型固定床反应器上,采用快速升温的方式,考察生物质与煤水蒸气快速共气化和加水快速共气化两种方式对共气化过程及产物的影响。生物质与煤水蒸气快速共气化反应可生产富氢产物气,明显降低CO及烃类气体产率,H_2/CO可达3-4,对CO_2产量影响不是很明显;生物质与煤加水快速共气化气体产量也有显著增加,随着加水共气化终温的升高,气体产物中H_2组分所占比例明显增加,而CO组分所占比例略有下降。两种共气化方式相比,水蒸气共气化法产生富氢气体,适用于合成液体燃料,尤其是作为甲醇合成的原料气;而直接加水气化得到较多的可燃气体,燃气热值较高,可用来燃烧、发电及供气。 4.烘焙生物质与煤共热解行为研究 采用TG和小型固定床两种反应器形式分别对烘焙生物质与煤慢速共热解和快速共热解过程及产物进行研究。通过慢速共热解研究,发现250℃和30min是一个比较合适的生物质原料预处理温度。烘焙预处理有利于生物质与褐煤快速共热解气体产物的生成。各气体组分中,H2含量减少很多,CO含量略有增加,CO_2含量增加,CmHn含量增加较多,但气体热值总体变化不大。生物质经烘焙预处理后与煤快速共热解反应能有效降低焦油产量。 5.生物质与煤共热解及焦油催化裂解动力学研究 分别采用Coats-Redfern法和DAEM法对生物质与煤共热解过程的动力学特性加以分析。Coats-Redfern法中,升温速率对活化能影响不大,对频率因子有一定的影响。Coats-Redfern法将共热解过程分为多段的单一反应,求出的活化能值较低,且为整个共热解过程活化能的平均值,不能全面准确的表达生物质、煤单独热解或两者混合物的共热解活化能和实际过程,因而不适宜于模拟共热解等复杂反应体系;DAEM模型求得的活化能是随转化率变化的一个函数,呈现升高-平稳-升高的变化趋势,指前因子随活化能的增大而增大,补偿了由于活化能增大而造成的速度常数减少。DAEM法的Gaussian拟合相关性较好,充分证明了DAEM模型对共热解过程的适用性较好。实验得到的共热解活化能小于加权计算方法得到的共热解活化能,进一步验证了在共热解过程中协同反应效应的真实存在。 以萘为模型化合物模拟焦油的催化裂解反应可以看做是平推流反应形式。在自制的镍铁白云石基双金属复合催化剂上,950℃时萘的转化率达到93%以上,求得的表观活化能为63.96kJ/mol,为目前所能检索到的最小。以萘为模型化合物的焦油催化裂解本征动力学方程为:r_A=396.2×exp(-925.34×1/T)C_A


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 姚向丽;肖波;邹先梅;;新型生物质粉体燃料破碎系统[J];中国环保产业;2006年10期
2 岳金方;应浩;蒋剑春;孙云娟;;水蒸气氛围下木薯渣气化的研究[J];林产化学与工业;2008年01期
3 可及;;庄稼地里“种”出“石油”来[J];党员干部之友;2006年10期
4 张建国;彭祚登;;中国薪炭林培育技术[J];生物质化学工程;2006年S1期
5 岳思;肖波;;生物质催化气化制氢技术研究[J];环境科学与技术;2008年05期
6 王新运;吴凤义;万新军;;生物质裂解机理模型的研究进展[J];广州化工;2009年06期
7 鲍振博;靳登超;刘玉乐;郭俊旺;;生物质气化中焦油的产生及其危害性[J];安徽农业科学;2011年04期
8 张博;邬小兵;任德安;刘健;龙敏南;;桉树木屑热裂解制生物油的研究[J];安徽农业科学;2011年20期
9 周成;;生物质固化成型燃料的开发与应用[J];现代化农业;2005年12期
10 张亚男;;生物柴油在节能环保应用中的展望[J];节能技术;2007年02期
11 史劲松;张卫明;顾龚平;;生物质的综合利用技术在燃料乙醇产业中的应用[J];中国野生植物资源;2007年03期
12 曾锦波;;生物质气化技术的进展[J];工程设计与研究;2007年02期
13 黄雅曦;王小典;吕玉庭;高金鑫;王哲滨;;一种寒地地区新型农村生物质利用方式——牛粪生物质固体燃料的研究与利用[J];农业环境科学学报;2007年S2期
14 刘轶群;;生物质能源种类之比较[J];中国石化;2008年11期
15 冼萍;理河;钟莉莹;;生物质能产业协同生态环境可持续发展模式的探讨[J];林产化学与工业;2005年S1期
16 彭锦星;邵千钧;;生物质废弃物液化转化燃油技术的研究现状与展望[J];生物质化学工程;2006年04期
17 修双宁;易维明;李保明;;生物质热裂解动力学的研究进展[J];生物质化学工程;2007年02期
18 郑安桥;张先中;苏亚欣;;生物质气化制氢研究现状[J];能源与环境;2007年02期
19 赵廷林;曹冬辉;陈夫进;舒伟;赵明勤;;生物质能吸收式制冷系统的研究[J];农业环境与发展;2007年03期
20 马文超;胡艳军;刘方金;陈冠益;;生物质循环流化床气化的实验[J];煤气与热力;2007年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王贤华;陈汉平;邵敬爱;杨国来;张世红;刘德昌;;国外生物质能发展战略对我国的启示[A];2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2004年
2 张建社;郭庆杰;;流化床生物质CO_2催化气化模拟分析[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
3 周斌;雷建国;魏然;;生物质(秸秆)成型燃料制备技术应用与市场需求展望[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
4 田原宇;梁鹏;盖希坤;乔英云;;自混合下行循环流化床生物质快速热解制燃料油[A];2009全国可再生能源—生物质能利用技术研讨会论文集[C];2009年
5 王玉琪;;生物质炉具:市场前景看好,更需政府支持[A];2009第三届中国民用炉具研讨会暨产品展示会、2009生物质成型燃料加工设备及技术交流会会刊[C];2009年
6 孙凤莲;王雅鹏;;可持续发展理论对生物质能源开发利用的影响研究[A];技术创新与现代农业发展[C];2009年
7 王革华;;生物质能在能源系统和农村经济中的作用及发展战略[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
8 王述洋;李东升;;生物质能的开发利用与我国西部的大开发和可持续发展[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
9 杨平原;张勍;;能源节约与开发[A];2004全国能源与热工学术年会论文集(2)[C];2004年
10 罗永浩;苏毅;;在产学研结合中推进生物质能发展[A];2008中国生物质能源技术路线标准体系建设论坛论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙云娟;生物质与煤共热解气化行为特性及动力学研究[D];中国林业科学研究院;2013年
2 黄浩;湿生物质定向气化制取高浓度氢气的实验研究及理论分析[D];上海交通大学;2010年
3 尚琳琳;生物质流化床燃烧粘结特性及控制研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
4 刘倩;基于组分的生物质热裂解机理研究[D];浙江大学;2009年
5 刘华敏;生物质轻度预处理液化技术与机理研究[D];华南理工大学;2013年
6 胡亿明;木质生物质各组分热解过程和热力学特性研究[D];中国林业科学研究院;2013年
7 王志红;神华不粘煤和胜利褐煤与生物质共液化反应研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
8 孟凡彬;生物质合成气的组分调控技术及深度净化[D];沈阳农业大学;2012年
9 刘军利;木质纤维类生物质定向热解行为研究[D];中国林业科学研究院;2011年
10 闫文刚;生物质常温开模致密成型研究[D];北京林业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱孔远;生物质与煤共热解实验研究[D];河南理工大学;2010年
2 朱向伟;落下床中煤与生物质快速共热解研究[D];大连理工大学;2010年
3 牛振华;HPB-V型生物质成型机的改进与试验分析[D];河南农业大学;2010年
4 贺鹏;热解温度对生物质焦油裂解率影响的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 段宇;生物质料物理压缩成型参数优化研究[D];华北电力大学(河北);2010年
6 何继龙;生物质块状燃料成型机的研究设计[D];南京林业大学;2010年
7 刘威;生物质能开发利用设计与环境效应的研究[D];东北师范大学;2002年
8 刘俊伟;生物质能资源化利用系统的初始条件及生物周期评价的研究[D];北京化工大学;2010年
9 刘超;基于ANSYS的生物质成型流变规律及进料螺杆模态特性研究[D];山东大学;2010年
10 俞宏德;生物质电厂燃料供应系统的模拟与优化[D];浙江大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王占奇;生物质能开发利用工程将在我区启动[N];锡林郭勒日报;2006年
2 记者王小胜、常云亮;印尼采用我市农民王有权发明的新技术开发生物质能[N];唐山劳动日报;2010年
3 中科院广州能源研究所生物质能中心主任 李海滨;生物质能发展要洗好切入点[N];中国化工报;2007年
4 姚润丰;农业生物质能产业发展规划出台[N];中国证券报;2007年
5 本报记者 陈磊;肖明松:为生物质能奔走呼号[N];科技日报;2007年
6 本报记者 陈瑜;发展可再生能源,不要轻视了生物质能[N];科技日报;2009年
7 记者 顾定槐;生物质能和炼制油技术成热点[N];中国化工报;2005年
8 雷奔;生物质能前景诱人[N];中国矿业报;2002年
9 孟祥宾;济锅打造生物质能“锅炉航母”[N];中国工业报;2007年
10 本报记者  孙雷;财税规划:支持生物质能发展“路线图”[N];21世纪经济报道;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978