生物质燃料颗粒热压成型过程分析

“双碳”战略下,生物质因其可再生、低污染和“零”碳排等优点而备受关注。生物质成型制备燃料颗粒能有效地解决其结构松散、能量密度低等问题,可用作化石燃料的替代品,对于新型能源体系的建设具有重要意义。笔者概述了生物质热压成型过程的影响因素,分析并探讨了热压成型过程中生物质颗粒的演变行为和结合机制。生物质成型工艺主要包括冷压成型和热压成型。与冷压成型相比,热压成型能耗较低,制得成型燃料品质较高。生物质含水率(4%~15%)对其成型燃料密度影响较大,成型温度(70~150℃)影响较小,成型压力(60~130 MPa)和原料粒度(<2.5 mm)对其成型燃料密度的影响因生物质种类不同而存在较大差异。生物质热压成型过程中纤维素主要起骨架支撑作用,半纤维素、木质素则起到黏结剂作用。在热压成型的微观过程中,生物质颗粒经惯性移动后黏弹塑性变形,形成机械互锁。脆性颗粒破碎后释放出天然黏性成分,在水分、温度和压力的共同作用下形成颗粒间桥接。机械互锁和桥接缩小了生物质分子间的距离,促进了分子间作用力的产生。在对生物质热压成型机制认识的基础上,利用不同生物质掺混或水热等预处理手段对生物质组分进行调控可提高燃料颗粒的品质。利用分子动力学手段对生物质成型过程进行仿真模拟,可获得生物质组分分子间的键合机制,有利于进一步探究生物质热压成型机制,对生物质成型燃料乃至成型材料的制备有着重要的指导意义。

粉量分布不均对1000 MW机组对冲锅炉的影响及调整

针对1000 MW机组对冲锅炉存在的偏烧问题进行了试验研究,结果发现粉量不均是偏烧的主要原因。粉量分布、煤粉细度分布均呈现典型的间隔分布趋势,且两者分布呈正相关。粉量分布不均、煤粉细度的偏差以及二次风箱风量分配特性等因素共同造成了炉内偏烧。为缓解炉内偏烧,从煤粉细度、燃烧器配风、燃尽风摆角和贴壁风开度等方面进行了调整。试验发现,燃尽风开度和摆角调整对于炉内偏烧的影响最为明显。燃尽风开度减小、燃尽风摆角由中间向两侧摆动有助于缓解偏烧。通过调整,屏过出口汽温偏差由40℃降低到10℃以内,省煤器出口氧量最低点由调整前的低于1%提高到调整后不低于2%;CO浓度最高点由调整前的5000μL/L以上降低到调整后的500μL/L以下,使该机组偏烧问题得到大幅度缓解。

生物质三组分对成型颗粒物理性能的影响

为探究生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)对成型颗粒物理性能的影响,以棉秆、木屑以及生物质三组分为研究对象,单独或按一定掺混比例混合后制备成型颗粒,使用电子万能材料试验机分析了成型颗粒的表观密度和抗压强度,利用X射线光电子能谱仪分析了生物质成型前后分子结构的变化。结果表明:纤维素直接影响成型颗粒的抗压强度,半纤维素和木质素主要作为黏结剂,协同纤维素间接提高成型颗粒的抗压强度。向棉秆中加入纤维素或半纤维素后,其混合成型颗粒中的C—OH官能团均明显提高,且产生了新的C=C官能团,有利于形成分子间作用力和提高分子结构的稳定性,增强成型颗粒的物理性能。

水热及水热氧化预处理对棉秆基成型炭和活性炭性能的影响

水热及水热氧化预处理可以调整生物质内部组分占比,有效促进生物质资源多元化利用。以棉秆为实验原料,经160℃~260℃水热及水热氧化预处理后制备成型炭和活性炭,并使用范式法、热重分析和X射线光电子能谱等测试手段,分析了水热及水热氧化预处理后生物质内部组分的演变对棉秆基成型炭和活性炭的产率、理化性能的影响。结果表明:水热及水热氧化预处理后棉秆中半纤维素和纤维素的分解有利于成型炭的产率和能量密度的增加;与水热预处理相比,水热氧化预处理进一步提高了成型炭的产率及热值,可在一定程度上降低预处理强度;棉秆基活性炭的总产率受预处理产率和活化产率的综合影响;随着水热及水热氧化预处理温度的升高,活性炭总产率呈现先升高后降低趋势,并在预处理温度为200℃获得的最大产率分别为36.95%和29.17%;与原料活性炭相比,水热及水热氧化预处理棉秆基活性炭的前驱体表面含氧官能团含量显著提升,有利于后续的氯化锌活化,得到的活性炭比表面积显著增加,吸附性能更优;此外,在180℃和200℃下水热氧化后的棉秆基活性炭碘吸附值均达到GB/T 13803.2-1999制净水用活性炭的二级品标准。

超低负荷下660MW塔式锅炉低氧工况下燃烧过程数值模拟研究

针对锅炉在超低负荷下运行时通常过量空气系数较高,导致NO_(x)浓度较高的问题,采用数值模拟的方法研究锅炉在低氧工况下不同给煤位置的燃烧特性和NO_(x)排放特性.结果表明:50%与30%汽轮机热耗率验收(THA)工况下采用相同磨煤机组合运行时,速度、烟气组分、温度分布规律类似,进粉位置上移导致主燃区上部温度升高且分布更均匀,切圆半径逐渐减小,燃尽风消旋作用使混合增强,因此有利于燃烧的稳定.2台磨煤机运行相比3台局部煤粉浓度更大,主燃区的燃烧温度更高,导致更多NO_(x)生成;30%THA工况下,当下层磨煤机运行时冷灰斗附近温度较高;低氧工况下,NO_(x)质量浓度最高值低于360mg/m^(3),当负荷从50%THA降低至30%THA,炉膛出口NO_(x)浓度降低20.8%.

高钠煤燃烧利用现状

对高钠煤燃烧利用现状进行了综述。根据萃取方式,煤中钠的存在形式可分为水溶性钠、酸溶性钠和不可溶钠。介绍了煤阶、显微组分和氯对煤中钠存在形式的影响,概括燃烧过程中煤中钠的迁移规律及其影响因素。在燃烧前期煤中钠可在不同存在形式之间转化,并在燃烧后期由煤中释放出来。阐明了高钠煤燃烧利用过程中的沾污机理:释放到烟气中的钠冷凝在换热面管壁上,并与烟气中物质化合形成硫酸盐,由此造成的沾污是黏结性积灰和高温腐蚀综合作用的结果。最后,结合高钠煤沾污的特点,概述了高钠煤燃烧利用过程中防止沾污与积灰的方法,并讨论潜在的高钠煤提质技术。

热处理对煤焦反应性及微观结构的影响

用热天平和XRD考察了热处理对二种煤(河北蔚县褐煤、四川湔江烟煤)镜质组半焦微观结构和反应活性的影响。TGA结果表明,热处理温度增加,蔚县煤镜质组(YXV)与湔江煤镜质组(JJV)焦炭的反应性降低;YXV焦炭的反应性随着热处理时间的增加而急剧下降,但一定热处理时间(60min)后,其下降趋势变缓;热处理时间对JJV焦炭的影响较小。XRD结果表明,在热处理温度为900℃,初焦热处理时间为60min时,YXV焦炭晶格结构发生明显改变,900℃以上,YXV焦炭芳香堆垛高度Lc随着热处理时间的增加而增加;热处理时间对JJV焦炭的影响不如YXV显著,而只有在较高的热处理温度(1200℃)下,碳的微观结构才出现明显的有序化。热处理导致的焦炭微观碳结构趋于有序化是焦炭反应性下降的主要原因。

活性炭(焦)脱除烟道气中二氧化硫工艺

二氧化硫对环境污染已十分严重，而烟气脱硫则是控制我国二氧化硫污染的最为有效的技术．活性炭（焦）脱除烟道气中二氧化硫不仅可以有效地控制二氧化硫的排放，还能回收硫资源．回顾了世界上活性炭（焦）脱硫技术，认为活性焦移动床吸附加热再生法是比较适合我国国情的烟气脱硫技术．

活性焦吸附氧化法脱除烟道气中二氧化硫

研制出用于脱除烟道气中二氧化硫的活性焦并进行了评价,选择出一种脱硫性能较好的活性焦,其硫容可达130mgSO2gAC以上。进而,考察了工艺参数对其脱硫性能的影响,在烟气中的二氧化硫浓度为01%～015%,反应温度为55℃～60℃,空速为1000h-1,体积分数O2为6%,H2O(g)(v%)8%的情况下,该活性焦保持SO2转化率在90%以上的时间达15h以上;同时,也探讨了SO2在活性焦上转化为H2SO4的机理。

活性炭质材料脱硫机理探讨

由于活性炭质材料表面性质复杂 ,脱除烟气 SO2 反应的组分多 ,中间步骤及涉及的因素纷杂 ,因此直至现在还没有一种分析方法可以用来探明活性炭质材料脱除烟气 SO2 过程中吸附与反应的确切机理与反应情况 ,以及物质在不断改变的孔隙中的传递情况 .虽然 XPS,IR和TPD等一些仪器被用来研究 SO2 在活性炭质材料上的吸附与转化情况 ,但是实验测定炭质材料吸附转化 SO2 性能仍是常用的方法 .综述了众多学者对碱性炭吸附酸性质及活性炭质材料表面性质 ,尤其是化学性质对其脱硫性能影响的研究 ,并由此得到结论 :H2 O与 O2 大大地改变了活性炭质材料表面性质 ,尤其 H2 O在活性炭质材料吸附转化烟气中 SO2 过程中发挥着重要作用 ,其改变了 SO2

活性焦表面化学性质对其脱硫性能的影响

在氧气及水蒸汽存在的情况下 ,烟道气中低浓度的SO2 被活性焦吸附并被催化氧化为硫酸 .考察了活性焦表面化学性质对其脱硫性能的影响 .结果表明 ,活性焦的微孔面积及表面碱性位含量是影响其脱硫能力的主要因素 .同时 ,由XPS数据可知 ,随着活性焦表面的氧含量的减少 ,离域π电子 (Cπ)趋于活跃 ,活性焦的碱性增加 ,证实了碳原子平面层上的离域π电子 (Cπ)是影响活性焦脱硫能力的主要因素 .

废轮胎热解特性研究

利用TG/DTG对不同来源的三种废轮胎样品的热解特性进行了研究,并得到了热解动力学参数。结果表明,新旧废外轮胎样品热解趋势基本一致,均经历了一个不明显的失重过程和两个明显的失重过程,其原因是由于废外轮胎中的橡胶组分比较复杂;内轮胎样品中的组分比较单一,其热解过程比较简单,仅经历了一个不明显的失重过程和一个明显的失重过程;三种样品的主要失重温度为600 K^800 K,转化率为0.2~0.8;使用一级动力学反应模型很好的拟和了三种样品的主要失重过程,并求出了热解动力学参数。

煤种及炭化条件对活性焦孔隙结构的影响

活性焦由于其原料易得、价格低廉、着火点高、机械强度高而使其在净化空气、净化水、催化剂及催化剂的载体等领域的应用倍受关注.活性焦的应用取决于其孔隙结构的好坏,而活性焦孔隙结构特性是由其制备煤种及其制备工艺决定的.笔者在一流化床上系统地研究了煤种及炭化条件对活性焦孔隙特性的影响,发现彬县煤是制备活性焦的较佳煤种,其较高的挥发分与氧含量有益于活性焦孔隙结构的发展,同时较高的氧元素含量可能有益于活性焦苯甲酸吸附值的提高;不同的炭化条件(炭化温度400～800℃、炭化时间0～60min)对制得的活性焦的产率及其孔隙结构影响较小.因此,可以通过一步流化床工艺来制备彬县煤活性焦.

活化条件对彬县煤活性焦孔隙结构的影响

在一流化床上详细研究了活化条件对彬县煤活性焦孔隙结构的影响。实验结果表明:活性焦微孔面积、微孔孔容与活化温度几乎成正比关系,活化温度增加,活性焦表面碱性活性位数量增加,扩孔作用增强;活化时间增加,活性焦表面积、孔容均增加,活性焦微孔在总孔中的份额降低,但在20min后基本恒定,活性焦表面碱性活性位数量增加,但于活化40min后不再增加;活化介质中水蒸气浓度超过30%时,浓度增加对活性焦微孔面积、孔容、表面碱性位数量、孔径分布影响不大。

煤制活性焦用于脱除烟道气中的SO_2

考察了山西煤炭化学研究所研制的三种活性焦的吸附与脱附情况 ,对其 SO2 吸附能力进行了评价 ,并讨论了活性焦的物理性质 (比表面积及孔径分布 )及化学性质 (每平方米比表面积的碱性位含量 )对其脱硫性能 (SO2 吸附量及吸附速率 )的影响。结果表明 ,活性焦的微孔是 SO2 吸附转化的主要场所 ,合适的孔结构及丰富的表面碱性位可以较大地提高活性焦的脱硫能力。在 O2 与 H2 O(g)存在下 ,吸附了 SO2 的活性焦的脱附情况不仅与脱附温度有关 ,还受活性焦的物理、化学性质的影响。而且 ,活性焦的物理、化学性质不仅决定了其对 SO2 的吸附量 ,还决定了吸附在活性焦内 SO2 以不同形式物理吸附 SO2 、H2 SO4

煤焦反应活性影响因素的探讨

总结了前人在热处理对煤焦反应活性的影响方面的研究结果 ,并得到如下的结论 :热处理过程使得煤焦中碳结构排列有序化及具有催化能力的矿物质组分烧结或熔融 ,从而导致了煤焦反应活化能增加 ,反应活性下降 .煤焦反应活性可以用低温下其对氧的化学吸附量来表征 。

煤制活性焦性质对其脱除烟道气中二氧化硫性能的影响(英文)

讨论了四种煤制活性焦的性质对其脱除烟道气中SO2 性能的影响。活性焦的表面碱性与微孔面积决定了其对烟道气中SO2 的吸附与氧化。生成的硫酸主要贮存在活性焦的微孔内。活性焦内的硫酸在脱附温度为 30

锅炉飞灰燃烧特性实验研究

锅炉飞灰中含碳量高不但导致了锅炉燃烧效率的降低 ,也限制了飞灰的再利用 .因此 ,降低飞灰含碳量 ,充分利用其化学能 ,具有较高的经济价值 .对石家庄东方热点公司锅炉飞灰的粒径分布、烧失量分级分布和燃烧特性进行了研究 .结果表明 ,通过飞灰再燃可以有效地降低飞灰中的含碳量 ,并在实验室小型鼓泡流化床上进行了飞灰再燃降低含碳量的验证实验 .

活化时间对煤制活性焦性质的影响

利用 XPS等分析手段对在电加热转炉上不同活化时间下制得的活性焦性质进行了研究 .结果表明 ,制得的活性焦比表面积、微孔孔容随活化时间增加而增加 .在活化初期 ,活性焦孔隙的发展以微孔为主 ,随着活化时间的延长 ,孔隙结构的发展表现为微孔生成与已有孔隙扩孔并存 .随着活化时间的延长 ,活性焦表面碱性位数量增加 ,但其表面 O/ C比降低 ,离域 π电子 ( Cπ)趋于活跃 ,碳平面层上的离域 π电子 ( Cπ)的电子给体 -受体相互作用是活性焦表面碱性的主要来源 .

低品质生物质的热解及低温催化气化研究

利用TG及小型固定床反应器对不同来源的三种低品质生物质——禽畜粪便样品的热解特性及其低温催化气化过程进行了研究。结果表明,各种粪便的主要热解温度为473K～823K。猪粪与禽粪中的有机组分及矿物质组分性质的不同,导致了它们的热解行为存在着较大的差异。在其主要热解区间内,猪粪的热解经历两个明显的失重过程,表明猪粪中的有机成分包括半纤维素、纤维素和木质素。鸡粪中的主要有机组分为纤维素,导致其有一个明显的热解失重过程。鸡粪中含有大量的CaCO3,在热解过程中受热分解以CaO的形式存在于鸡粪半焦中。禽畜粪便的低温催化气化过程可以将热解焦油全部转化为小分子气相产物和碳,气相产物中有效组分(H2和CO)产率明显增加。每克猪粪(daf.)低温催化气化过程氢的产量为960mL,鸡粪的氢气产率为680mL/(g鸡粪(daf.))。