城市固废垃圾热解气化制氢技术研究及进展

热解气化技术是利用缺氧、高温、气化等方法将固废垃圾资源进行减量无害化的处理技术。本文阐明了垃圾热解气化制氢的基本原理和特性指标,以及热解气化过程中物料的热值粒径、含水率和温度、气化剂、灰熔点等对垃圾气化制氢的影响规律;重点介绍了垃圾气化热解气化–焚烧、热解气化–熔融两种热解气化工艺;指出了垃圾热解气化制氢技术在减碳降碳、经济性方面的优势,并对固废垃圾制氢的应用前景进行了展望。垃圾热解气化将成为未来生活垃圾处理及氢能领域新的发展方向。

生活垃圾热解气化炉结构与污染物控制研究

随着污染物排放要求的日益严格,焚烧成本进一步提高,热解气化技术以其投资小、运行成本低、污染物排放少的特点,成为焚烧的有效补充并受到了广泛关注。主要通过介绍热解炉的结构特点、技术原理、生成物特性来研究生活垃圾热解炉的技术优势,并通过分析生活垃圾热解炉产物的生成环境及生成量来研究生活垃圾热解工艺污染物的排放情况。

热解气化工艺在农村生活垃圾处理中的相关问题探讨

热解气化工艺用于处理农村生活垃圾,对农村生活垃圾的减容、减量起到了巨大作用,但在工程实践中也面临一些如选址、无相关设计建设规范、运行管理困难等问题。本文拟通过相关工程案例对热解气化工艺在农村生活垃圾处理中存在的问题进行探讨,为类似工程提供参考和借鉴。

回转窑热解气化炉处理生活垃圾特性

基于目前固定床热解气化法在常温下进行存在燃气热值和气化效率较低、燃料适用范围小和预处理复杂等问题,采用控制变量法设计探究了不同预热空气温度和过量空气系数对小型回转窑式热解气化炉处理村镇生活垃圾的影响.结果表明:预热空气温度升高有利于垃圾热解气化产气,但有一定的局限性,当温度超过600℃时垃圾的气化产气明显下降;当过量空气系数为0.4时,垃圾的热解气化效率达到最大值,并且焦油产量最小.垃圾原样在过量空气系数为0.4、空气预热温度为500℃下对底渣、飞灰进行重金属含量的分析测试结果显示,飞灰中的铅含量远高于GB 18598—2001《危险废物填埋污染控制标准》相关标准限值,需要经过处理才能排放,二英采样分析结果显示其含量均低于GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》限值.研究显示,该回转窑式热解气化工艺处理生活垃圾的最佳过量空气系数为0.4,最佳空气预热温度为500℃,在此最佳工况条件下焦油产量小,飞灰及焦渣中重金属含量小,ρ(二英)低于0.10 ng/m^3.

浅谈生物质热解气化高效利用技术

随着中国经济快速增长,各项建设获得了显著成就,但也因此受到了资源和环境的限制。随着“双碳”政策的提出,近年来国家大力倡导绿色低碳能源,并先后出台了一系列政策予以支持。目前,中国对于生物质能的开发依旧采用较为粗犷的模式,传统生物质裂解气化装置会出现生物质燃气热值低、焦油含量高、反应器本体容易烧偏等各种技术类问题,而利用热化学反应方式可以使生物质原材料在低氧环境下得以高效利用。拥有良好的反应体配置且基于空气动力学原理的合理配管系统,即可提高热值、降低焦油产出量,生产出环境友好型高效燃气。结合生物质热解气化的原理对其高效利用技术进行了探讨分析。

热解碳化与热解气化技术处理市政污泥的分析比较

污泥热解技术可实现市政污泥减量化、稳定化、无害化和资源化处置,极大地减少了污泥处理处置过程所带来的环境问题。热解碳化和热解气化作为污泥热解技术的2个分支,国内却对这2个分支技术分析比较研究较少。以深圳葵涌水质净化厂拟建污泥热解项目为案例,从基本原理、热解装置、工艺流程、运行成本等方面进行分析,围绕技术相对成熟的回转窑和固定床进行了重点论述。2种技术各有优势,热解碳化具有投资和运营成本低、占地面积小、邻避效应不明显等优点,热解气化具有污泥彻底处置、设备可实现大型化等优点。建议市政污泥处置规模在100 t/d及以下,并且邻避效应风险较高地区,优先选择热解碳化技术,否则优先选择热解气化技术。

流化床中生物质热解气化的模型研究

对水蒸汽和氮气流化条件下 ,流化床内生物质热解气化生成的纯煤气产率及低位热值随反应温度的变化特性进行了研究。在五种生物质原料实验数据的基础上 ,进一步研究了流化床内生物质热解气化生成气体产物的反应动力学模型 ,得到了纯煤气产率和热值的计算公式 ,并推荐了循环流化床条件下生物质热解的计算方法。

生物质热解气化技术的研究现状及其发展

文章讨论了生物质能源概况及生物质热解气化技术目前的现状 ,认为大力发展生物质气化技术有着广阔的前景。

医疗垃圾多组分热解气化特性

研究了医疗垃圾单组分和多组分的热解气化特性以及单组分热解气化和多组分热解气化间的关系.通过热力学的复杂化学平衡分析,结合物料守恒、能量守恒和化学平衡,对医疗垃圾热解气化产物进行预测.通过热天平试验分析了医疗垃圾多组分的热解气化特性,建立了多组分热解气化的表观动力学模型.结果表明,医疗垃圾的热解气化产物分布主要受过量空气系数影响.表观动力学模型结果与试验结果吻合.混合组分的平衡产物分布和表观动力学模型可以通过各单组分的加权平均来得到.

新鲜生物质热解气化半焦特性的XRD研究

为了更全面地研究新鲜生物质的热解气化过程,对2种新鲜生物质不同热解气化条件下的半焦特性进行了研究.采用X-射线衍射(XRD)法分别考察了温度、催化剂和水分对生物质热解气化半焦微晶结构的影响.实验结果表明,生物质及其热解残炭中存在类似晶体的微晶;随着热解气化温度的升高,微晶层片直径逐渐增大;加入不同催化剂热解气化后的生物质半焦微晶变小,不同催化剂对微晶结构参数影响方式不同;水分增大也使生物质热解后半焦的微晶变小.随着生物质热解气化的深入,生物质逐渐脱除了非碳原子,其结构趋于有序化;催化剂的加入和生物质中的水分对生物质的热解气化有利.

新鲜生物质催化热解气化制富氢燃料气的试验研究

采用TG/DTA/GC技术进行了新鲜小麦秸秆和玉米秸秆以K2CO3,Na2CO3,ZnC l2和CaO为催化剂制富氢燃料气的试验研究,分析了催化剂种类及用量对新鲜生物质热解气化气体产物组成的影响.结果表明:催化剂的加入改变了新鲜生物质热解气化气体产物的组成,气体产物中H2的含量增加;K2CO3,Na2CO3,ZnC l2对提高H2含量效果很明显;ZnC l2对CH4的生成有抑制作用,CaO对生物质热解过程中CH4的产生有一定的促进作用;随着催化剂用量的增加H2的含量增加,当K2CO3和Na2CO3用量为20%左右时,H2含量可达55%左右.

生物油TG-FTIR分析与热解气化特性研究

以稻壳快速热解产物生物油为对象,在对其进行热重红外检测的基础上,结合生物油及其轻质、重质组分的热解气化实验,研究了生物油热解气化过程及气体产出特性。结果表明,生物油的热解气化分为两个阶段,一是轻质组分的快速挥发热解;二是重质组分的裂解气化与缩合缩聚,活化能分别为35～38 kJ/mol和15～22 kJ/mol。温度升高,热解气化效率增加,以H2和CO为主的合成气产量增多,但气体产物热值降低。气体中H2主要来自轻质组分的热解气化,而重质组分则裂解产生较多的CO、CH4等物质。

三维有序大孔Fe_2O_3为载氧体的生物质热解气化实验研究

采用无皂乳液聚合法制备单分散聚苯乙烯(PS)微球,并以硝酸盐为原料、柠檬酸为络合剂制备前驱体溶液,通过浸渍和焙烧得到三维有序大孔(3DOM)Fe2O3,并通过SEM、XRD、BET和压汞仪对3DOM Fe2O3进行表征。采用热重-质谱联用的方法,以3DOM Fe2O3为载氧体,对生物质在氦气气氛下的热解气化进行研究,探讨3DOM Fe2O3载氧体在生物质热解气化过程中代替纯氧、富氧空气或水蒸气作为生物质气化剂的可能性,并与普通分析纯Fe2O3与生物质热解气化的实验结果进行对比,分析3DOM Fe2O3在提高载氧体反应活性方面的作用。结果表明,制备的3DOM Fe2O3呈现排列规整的三维有序多孔形貌,层与层间通过三维孔道相连,并呈交替排列。通过与分析纯Fe2O3的XRD谱图对比,发现制得的3DOM Fe2O3为纯Fe2O3,无其他杂质相的存在。热重-质谱分析结果表明,Fe2O3作为载氧体在高温段促成了生物质气化反应的发生。与分析纯的Fe2O3作对比,当载氧体为三维有序大孔结构时,生物质的最大失重率提高了7.1%,气化阶段的最大失重速率提高了0.29%/min,CO、CO2、CH4在高温段出现两个连续的析出峰。

提高生物质热解气化燃气热值的甲烷化技术

甲烷化技术应用于生物质气化,是改善燃气质量、提高燃气热值的有效方法。生物质气化气经过甲烷化技术处理以后,燃气的热值可增加3360kJ/m3,焦油含量小于10mg/m3,大大优化了气体的成分。

中药渣循环流化床热解气化试验

对含水率为20％的六味地黄丸药渣进行气化试验研究，采用空气预热装置将气化剂空气由常温加热为约200℃的热空气．研究了在两种不同温度的气化剂条件下，空气当量比ER对气化特性的影响，并讨论了水蒸气配比S／B对气化特性的影响。结果表明：随着空气当量比的增加，循环流化床炉内气化温度逐渐升高，燃气热值和燃气中焦油含量均逐渐降低，气化效率则先增大后减小。当气化剂为常温冷空气时，理想空气当量比为0．26-0．30。燃气热值为4400～5000kJ／m^3，气化效率为67％～70％；气化剂为200℃热空气时，理想空气当量比为0．24～0．29，燃气热值为4700～5700kJ／m^3，气化效率为73％-75％；随着水蒸气配比的增加，炉内温度逐渐降低，焦油含量逐渐升高，燃气热值先增加后减小，当S／B为0．4时，燃气热值可达6100kJ／m^3。研究结果可为中药渣的资源化处理与利用提供参考。

不同钙基吸收剂对玉米秸秆热解气化制氢特性的影响

为了揭示不同钙基吸收剂对生物质热解气化制氢特性的影响机理,以玉米秸秆为原料在一个两段式热解气化装置上研究了添加不同钙基吸收剂对其制氢特性的影响,结果表明:煅烧石灰石、煅烧碳酸钙和煅烧白云石等3种吸收剂的添加均可有效吸收玉米秸秆热解气化过程中生成的CO_2,促进水气变换(WGS)反应的平衡向右移动,从而生成更多H_2;同时,吸收剂的主要组分CaO还可催化玉米秸秆热解挥发分的裂解与气化反应以及WGS反应,从而显著提高产气中H_2的体积分数与产率。另外,煅烧白云石中的含镁组分还显示出对气化过程以及CO_2吸收具有进一步的催化作用,使得其在玉米秸秆热解气化过程中可获得更高的H_2体积分数(71.8%)和产率[224.5 m L/(g db biomass)]。

生物质热解气化技术的现状、应用和前景

生物质能的利用正在日益引起人们的关注。现在 ,生物质热解气化被用作生产燃料气的普遍技术路线 ,生产的燃料气被广泛应用于锅炉、发动机、气轮机或燃料电池。本文概述了目前国内外生物质热解和气化技术的现状 ,特别介绍了国内外几种比较新颖的技术 ,并且简要地阐述了这些技术的机理、应用以及优点 ,同时部分地给出了这些技术的流程图和示意图。

钙基催化吸收剂对玉米秸秆热解气化制氢特性的影响

在一个2段式生物质热解气化装置上考察了钙基催化吸收剂对玉米秸秆制氢特性的影响,结果表明：CaO添加可原位吸收气化过程中生成的CO_2,强化制氢过程向生成更多H_2的方向移动。当热解气化温度为650℃、S/B为2、CaO/C摩尔比为1时,产气中H_2体积分数从28.7%上升至56.2%,H_2产率则从64.3 m L/g上升至195.8 m L/g,而CO_2体积分数由21.5%下降至1.1%。而且,CaO的CO_2吸收强化性能与气化温度密切相关,在600~700℃范围内,玉米秸秆热解气化可获得很高的H2体积分数和较高的H2产率。以CaO吸收剂为载体进一步引入Ni O活性组分,可降低产气中小分子碳氢气体,提高产气中的H2体积分数和产率。在NiO负载量为10%时,产气中H2体积分数可达63.7%,而H_2产率对比添加CaO时则接近翻倍,达到了341.3 m L/g。

水蒸气氛围下甘蔗渣热解气化条件的研究

在试验条件下,考察反应温度、升温速率、物料颗粒大小等因素对蔗渣在水蒸气中的热解气化特性的影响。试验结果表明,热解终温越高,物料粒径越小,越有利于产生高质量的热解气。热解终温是热解气化过程主要的决定因素,在先到达热解终温,再通入水蒸气的操作条件下,升温速率的改变对气化效果的影响并不突出。试验在最佳条件(采用粉末物料,在1000℃下进行热解)下,可以得到高热值(10MJ/m3)合成气和较高的产气率(1.7m3/kg)。

秸秆热解气化工程生态价值量估算方法研究

秸秆热解气化工程是一项高质消纳秸秆资源的生态生产工程,工程项目将秸秆资源转换产出"气、炭、油、液",实现了秸秆资源的生态价值,对我国农业领域落实国家节能减排任务具有重要实践意义。准确估算秸秆热解气化工程的生态价值量,提供系统全面的定量评价指标体系与计算方法,是有效推动农业绿色发展的重要科学依据。本研究基于生态价值理论中的二分法理论,对秸秆热解气化工程生态价值量的构成进行分析,得出秸秆热解气化利用项目主要产生的生态效益资产由减排效益资产与废弃资源商品化资产共同构成。据此,建立了秸秆热解气化工程生态价值量估算总公式,即:秸秆热解气化工程生态价值量(VPE)=秸秆热解气化工程减排效益货币价值(VEB)+秸秆资源产品经济价值(VRC)。在计算过程中,选取生命周期分析(LCA)法计量秸秆热解气化工程项目的净减排量,并借助二氧化碳影子价格将净减排量进行货币化,得到工程减排效益资产(VEB);而后,计算出通过生态生产项目实现的秸秆资源产品经济价值(VRC);最终,将VEB与VRC加总,得到秸秆热解气化工程生态价值量(VPE)。本研究在方法构建的同时,采用文献调研法对各个计算环节所需参数的选取进行了分析与对比,提供了计算过程所需的参数体系。本研究在方法研究与参数研究一体化研究过程中,力图在以下3个方面取得实质性的突破和创新:一是不仅局限于从减排效益视角进行分析与研究,系统全面构建秸秆热解气化工程项目生态价值量估算模型。二是明确将项目生态"潜在价值"合理转化为市场"真实价值",以货币价值形式对秸秆热解气化项目生态效益进行计价衡量。三是本研究在终端能源产品替代减排量估算研究过程中,考量了不同技术工艺水平和产品的能源转换率对温室气体排放的影响。