生物质焦油的催化裂解研究

对稻壳热解过程中产生的焦油进行了催化裂解研究。实验装置主体由裂解炉和固定床催化裂解反应器组成。研究得出催化裂解条件(温度、停留时间等)对焦油脱除的影响规律,并分析了生物质焦油催化裂解过程中发生的反应和焦油催化裂解机理。研究表明,白云石对焦油的催化裂解有较好的效果,随着温度和停留时间的增加,其催化裂解率提高。

新型煤气化燃烧集成制氢系统的热力学研究

对于以CaO为CO2接受体的无氧气化法为基础的新型煤气化燃烧集成制氢系统进行了化学热力学分析,以化学热力学平衡为基础研究了温度、压力、煤种、H2O/C比对制氢过程的影响.计算结果表明CaO的加入在一定条件下可以大大提高H2产量,气化过程的温度过高会引起CaCO3的重新分解,而温度过低则降低H2产量,合适的温度为850℃左右,合适的压力范围为2～3MPa.以纯碳为原料、气化炉中碳转化率为69%时,半焦燃烧的热量可以满足CaCO3的分解.当H2O/C在3.0～3.5之间时,气化效率达到79%左右,制氢效率为65%左右,产品气中H2含量为85%左右.与烟煤、褐煤相比,无烟煤为原料时产品气中H2含量最高,接近于以纯碳为原料的工况,而褐煤由于挥发份中CH4的含量多导致H2含量降低.

生物质闪速热裂解制取生物油的试验研究

基于生物质资源的高效清洁能源化利用目的 ,对生物质热裂解制取生物油这一具有重要应用前景的技术开展研究。结合流化床的优势和生物质的特殊性 ,自行研制成功给料速达 5kg/h的流化床热裂解反应器 ,并制取得到产率高达6 0 %的生物油。同时针对木屑和秸秆的系统试验研究得出了反应温度和原料种类等主要参数对生物质闪速热裂解制油的影响规律。

纤维素快速热裂解试验研究及分析

纤维素快速热裂解试验在石英管反应器内进行,试验发现辐射源低于400℃时纤维素由于受热不足导致不完全反应;400～450℃时以炭化为主;450℃后由于受热增强,生成生物油的反应加强,并在600℃左右得到78%的最高产率;气相挥发份的二次反应使生物油产量明显降低而轻质气体产量大大提高.二次反应主要以二次裂化为主,而环化重整生成焦炭的概率很小,这可以从二次焦炭生成相当之少来说明.随着氮气流量的增加,二次裂化反应受到部分抑制,生物油产量增大,不可凝气体产量降低,但其影响程度远不如温度剧烈.纤维素热解生成的气体主要为CO、CO2、CH4、C2H4以及少量的H2,各成分变化趋势与整体气体变化规律一致.通过GC-MS检测,生物油主要成分为一些含甲基、乙基、甲氧基、羟基等官能团的酮、苯酚及醛、醇类化合物.其中左旋葡聚糖质量分数在600℃左右达到生物油的72%,并随温度升高或氮气流量降低而降低,相应乙醛、甲醇等小分子组分含量则有增加趋势.

不同电场中细颗粒物的荷电特性研究

为了研究细颗粒物在直流电晕放电和脉冲电晕放电条件下的不同荷电特性,采用静电低压撞击器分别测试直流电场和脉冲电场中不同电压条件下的单个颗粒平均荷电量,并与理论计算结果进行对比,结果表明:在直流电晕放电中细颗粒物直径小于0.2μm时主要以扩散荷电为主,大于0.2μm时主要以场致荷电为主;在脉冲电晕放电中细颗粒物主要通过自由电子和离子的迁移扩散进行荷电,最终小粒径段颗粒物荷正电且荷电量非常少,大粒径段颗粒物荷负电;在相同的线板式反应器中,脉冲电场可以比直流电场施加更高的峰值电压,加剧带电粒子与颗粒物之间的碰撞荷电,最终提高颗粒物的荷电量。

纤维素热裂解过程动力学的试验分析研究

尽管针对纤维素热裂解动力学方面的研究已开展得比较广泛 ,但其表观动力学的确定仍是一具有争论性的问题 ,从而对纤维素热裂解机理的描述也就各不相同 .本文试图通过纤维素的热裂解动力学研究 ,对此种现象作出合理的解释 ,并给出相应的机理描述 .纤维素热裂解随温度的升高经历了五个不同的阶段 ,其中第三阶段是整个过程的主要部分 ,期间大量挥发分析出并造成明显失重 .试验发现随着升温速率的增加 ,热滞后现象的加重致使纤维素热裂解各个阶段向高温侧移动 ;同时高升温速率对炭的生成具有抑制作用 ,但有利于挥发分的生成 .通过对热裂解主反应区的热重分析 ,采用微商法求得对应的反应动力学参数 ,以 6 0 0 K作为分界点 ,低温段的活化能约在2 6 7k J/ m ol,较高温度段则体现为 174 k J/ mol左右的低活化能 .纤维素热裂解是一传热传质现象 ,与化学动力学机制相互影响、控制的过程 ,试验条件。

气化参数影响气流床煤气化的模型研究(Ⅰ)——模型建立及验证

为评价和优化气流床煤气化中的气化方案和气化参数,从化学动力学角度并结合化学平衡,依据气流床特性建立了气化动力学模型.该模型考虑了煤热解和气化所经历的各反应过程,如C-O2、C-H2O、C-CO2、C-H2等异相反应以及挥发分燃烧、水煤气平衡、甲烷蒸汽重整等均相反应.模型对三个工况的计算结果与实验实测数据吻合较好;同时对气流床煤气化整个气化过程(氧化、还原和平衡三阶段)的模拟合理、正确,表明所建模型可以用于预测气化参数对气流床煤气化的影响特性.

碱金属及相关无机元素在生物质热解中的转化析出

生物质热化学转化利用中遇到的颗粒聚团、受热面沉积等问题与生物质中的碱金属物质密切相关。本文首先对各种碱金属及相关无机元素在生物质中的存在形式和在热解中可能的行为进行了简要介绍 ,然后着重对稻杆热解中钾元素的析出过程进行了研究。通过计算得到了钾元素随热解过程析出的定量描述 ,计算出的半焦含钾量与试验实测值符合较好 ,说明采用的碱金属析出模型大体上反映了热解中相关元素转化、反应的主要过程。本文工作对于进一步研究碱金属及相关物质在燃烧、气化过程中的行为、探寻适合的解决途径有非常积极的意义。

直流电晕自由基簇射治理甲苯的试验研究

利用直流电晕自由基簇射对甲苯有机废气进行试验 ,分别考察了有机污染物浓度、温度、电压、湿度和停留时间等不同因素对去除率的影响。试验结果表明 ,降低气体温度和一定的湿度能够提高脱除效率 ,电压增高可以提高脱除效率 ,停留时间长使得脱除效率升高 ,但能量效率降低。有机物的浓度增大 ,会使得脱除效率降低 ,但同时能提高能量的利用效率。本实验的目的旨在为降解烟气中的多环芳烃 (二英等 )

纤维素超低酸水解产物的分析

基于木质纤维素类生物质水解为人类提供乙醇等能源、化工产品的重要性,该文以定量滤纸模拟生物质的主要组分-纤维素,以其超低酸水解试验得到的最佳工况下液体产物和固体残渣为研究对象,通过高效液相色谱(HPLC)结合KS-802糖柱对产物质中糖的种类进行了划分,以GC-MS对副产物进行定性,并通过扫描电镜(SEM)及热重和工业分析元素分析对固体残渣作了从表观到内部的研究,发现纤维素超低酸水解主要生成纤维四糖、三糖和二糖等低聚糖和葡萄糖及果糖,反应副产物有糠醛、羟甲基糠醛、乙酰丙酸及一些小分子酮、醛类和酸类极性化合物,水解残渣已完全改变了原始形貌,热裂解活性增强,残留物中碳和灰分含量有较大增加,最后根据分析结果探讨了纤维素超低酸水解的反应途径,为木质纤维素类生物质水解技术的规模化利用打下基础。

600MW超临界循环流化床锅炉关键问题研究

四川白马600 MW超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉研发在设计过程中,面临不少亟需解决的关键性问题。这些问题主要包括双布风板大炉膛密相区颗粒混合问题、床料平衡与控制问题,高炉膛中气固浓度分布,二次风穿透问题,悬吊受热面表面颗粒流动问题,六分离器循环回路物料平衡问题,炉膛水冷壁、中隔墙和悬吊受热面的热流分布规律,超临界水动力特性,回料系统受阻对炉膛运行的影响和水冷壁的防磨等。这些问题均是600 MW超临界CFB锅炉设计和运行中至关重要和必须解决的问题。该文主要介绍为解决这些问题而开展的大量实验研究和数值模拟研究工作及其主要结果。实炉的运行结果验证了研究结果的预测。

600MW超临界循环流化床锅炉炉膛气固流场的数值模拟

利用Fluent软件对某600 MW超临界裤衩腿六分离器循环流化床锅炉炉膛的气固流场进行数值模拟研究。模拟采用双流体模型,分析炉膛颗粒浓度轴向分布,颗粒浓度与轴向速度的径向分布以及六分离器气固流率的不均匀性。结果表明:颗粒浓度的轴向分布呈稀密两相区分布;裤衩腿区内墙有较浓颗粒回流;稀相区颗粒呈双环核分布,中隔墙及前后墙回流明显;中隔墙边壁及间隙区颗粒浓度高于侧墙边壁浓度;悬吊屏屏间隔区域颗粒浓度比悬吊屏外侧区域颗粒浓度低;六分离器中中间位置固相颗粒质量流率高于两边位置,两边位置差别不大。

生物质热裂解生物油特性的分析研究

基于生物油广泛应用的目的,对生物油的理化特性进行了深入的研究。结合色质联机技术分析了由流化床热裂解水曲柳获得的生物油主要组分的分布。生物油由于高含氧量需要进一步改性才能高端应用。

活性炭吸附处理含酚废水的研究进展

含酚废水对环境和生物有较大危害,是一种常见的化工废水。活性炭作为良好的吸附剂被广泛用于污水处理,也常被用于吸附处理含酚废水。最新的研究集中于开发利用各种含碳原材料,并探究活性炭制备和改性方法,以改善活性炭对酚类的吸附性能。部分机理研究则关注活性炭的孔隙结构和表面官能团及其对吸附酚类性能的影响。本文从活性炭的制备和改性出发,归纳整理活性炭吸附酚类的特性和机理,分析吸附过程的主要影响因素,并对研究发展方向进行推论和展望。分析表明含碳量高的原材料适合制备活性炭,尤其是含碳废弃物。活性炭的苯酚吸附性能受比表面积和表面官能团的共同影响,这对于活性炭的制备和改性有指导意义。活性炭吸附苯酚的具体应用中,需要控制粒度、pH、温度、吸附时间和竞争吸附等影响因素。

新型吸附剂脱除烟气中气态汞的试验研究

用恒温水浴中汞渗透管的汞蒸气发生装置以及烟气主要气体成分模拟烟气条件,在小型固定床试验台上开展天然沸石、膨润土和蛭石及其化学改性剂作为吸附剂脱除气态汞的试验研究。经NaCl溶液改性后的钠型沸石对汞的吸附能力有所提高,但与活性炭相比,还有一定差距。随Hg0入口浓度增加,钠型沸石吸附量增加;吸附温度升高,其吸附量显著降低,呈现典型的物理吸附特征。对膨润土和蛭石利用表面活性剂改性后,其单位吸附量均有所增加,对单质汞的吸附均呈现明显非线性,主要靠表面物理吸附作用。用MnO2、FeCl3金属氧化物对矿石样品进行化学改性后,吸附时间大为延长,原因在于吸附过程不再是单纯的物理吸附,而在吸附剂表面发生了化学反应,化学吸附过程有效增加了吸附能力。因此,可进一步通过改变化学浸渍试剂,继续提高改性吸附剂的吸附能力。

SO_2对模拟燃煤烟气中汞形态分布影响的实验研究

采用OntarioHydro方法作为检测方法 ,在小型模拟燃煤烟气Hg形态转化实验台上研究了烟气中SO2 浓度、HCl浓度、O2 浓度变化对燃煤烟气中Hg形态分布的影响 .结果表明 :在CO2 O2 N2 的烟气体系中 ,加入SO2 后 ,Hg的转化率略有增加 ,随反应温度升高Hg的转化率逐渐降低 ,较高的O2 浓度可以促进Hg的氧化 .加入HCl后 ,随反应温度的升高Hg的转化率升高 ,SO2 的存在会降低Hg的转化率 ,HCl的浓度越大 ,转化率越大 ,较高的O2 浓度也可以促进Hg的氧化 .

湿法烟气脱硫系统脱硫效率的影响因素

基于非稳态理论建立了电站石灰石一石膏湿法烟气脱硫（WFGD）系统模型，模型分别描述了喷淋塔吸收段和氧化段的工艺过程．对于吸收段，建立了液滴运动、SO2吸收、石灰石溶解和石膏结晶4个子模型；对于氧化段，根据物料平衡建立守恒方程．针对国内某300Mw机组脱硫系统，采用数值计算方法求解模型．模型计算结果表明，浆液pH值与液气比的提高以及烟气流速与入口SO2质量浓度的降低能够提高脱硫效率．模型计算结果与测量结果吻合较好．根据分析结果，对300Mw机组WFGD系统而言，建议pH值取5．4～5．6，液气比取16～18，烟气流速取3．5m／s左右．

生物质的多组分热裂解动力学模型

热重试验结果表明组分不同的生物质的差分失重曲线存在明显差异,用传统的单组分热裂解动力学模型不能解释此现象,结合生物质的组分建立相关的动力学模型来阐述这种差异.花梨木由于其较高的半纤维素质量分数使得纤维素和半纤维素的热失重峰出现明显分离,导致其差分失重曲线在到达失重率最大值前存在一个明显的“肩状峰”, 而水曲柳和杉木的半纤维素质量分数相对较低使得差分失重曲线较为光滑.基于生物质的组分独立热分解的假设建立了多组分反应动力学模型,并依据花梨木的试验数据得到了优化后的纤维素、半纤维素和木质素的热裂解动力学参数.利用该模型对杉木和水曲柳的热失重行为进行模拟,得到了与试验结果较为吻合的计算结果.

几种农林废弃物热裂解制取生物油的研究

农林废弃物是我国农村能源的重要组成部分,对其高品位利用有助于解决农村能源短缺和环境污染问题。该文在流化床反应器上开展了农林废弃物热裂解制取生物油的试验研究,着重对升温速率的影响进行了详细研究,快速升温能有效缩短颗粒在低温阶段的停留时间而抑制炭的生成,有助于提高生物油的产率。比较不同农林废弃物热裂解制取生物油的效果表明:低灰分含量的木屑比稻秆更适合于热裂解制取生物油,而稻秆则适合于气化。同时,农林废弃物热裂解制取生物油技术在生物油的品质经过改性得到提升后,结合炭等副产品的利用,能实现农林废弃物的综合能源化利用。

电站锅炉SCR脱硝系统导流板的设计与优化

为了优化某燃煤电厂选择性催化还原(SCR)脱硝系统的流场,研究不同导流装置的设计对该系统内流场的影响.基于fluent软件,对SCR脱硝反应器的流场进行数值模拟,应用可实现(Realizable)k-ε双方程模型计算气体的湍流运动,采用物质输运方程预测烟气组分的混合,研究反应器原设计方案下的速度场和浓度场信息,并通过优化导流装置对SCR脱硝系统结构进行优化.研究表明:优化后可以保证系统内烟气速度标准偏差小于10%,浓度流场小于5%;有利于减少SCR系统的压降,优化后压降小于800Pa;同时将数值模拟结果和试验数据进行对比,得到了较好地吻合.