热压脱水对褐煤结构及其热解特性的影响

为探究经热压脱水后褐煤的物理、化学结构变化及其热解特性,在小型反应釜上采用热压脱水方法对内蒙古锡林郭勒褐煤进行脱水提质。通过红外光谱(FT-IR)、粒度分析仪、静态氮吸附仪等实验设备探索脱水后煤样的物理、化学结构变化。采用热重天平(TG/DTG)研究了脱水煤样热解和气化反应性的变化情况,并对脱水煤样在最大失重速率区间的动力学参数进行了计算。实验结果显示:温度对于脱水率的影响明显大于压力,而压力对于脱水率的影响主要表现在低温阶段,300℃时压力对于脱水率几乎没有影响。温度相同压力较大时,羧基浓度无明显变化,但压力对C—O键的生成起到抑制作用;随着实验温度的升高,C—O键浓度、芳香度先增大后减小。热压脱水煤样的比表面积、总孔体积、平均孔径、粒度都有所降低,但压力对粒度影响较小;微孔和中孔比例增加,大孔比例降低。在压力的挤压作用下褐煤颗粒内部孔隙缩小、坍塌,使脱水煤样在热解初始阶段反应活性降低;而在高温热解阶段反应活性增大。

褐煤经四氢化萘处理后的结构及热解-气化特性分析

在小型反应釜上采用非极性有机溶剂四氢化萘（tetrahydronaphthalene,THN）对内蒙古锡林郭勒褐煤进行脱水,获取了不同温度下的脱水试样,运用傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR）分析技术对比研究了在不同脱水温度下煤样中有机官能团的变化,通过FT-IR谱图的分峰拟合计算,对脱水煤样的化学结构变化特征进行半定量分析,并结合热重（thermal gravity analysis/differential thermal gravity,TG/DTG）和实验室固定床反应器（fixed bed reactor）考察了不同脱水温度下煤样的热解气化特性和热解气相产物分布规律,并对脱水煤样在最大失重速率区间的动力学参数进行了计算。试验结果显示：四氢化萘溶剂对褐煤的脱水提质是有效的,150~200℃时C O开始分解,而此时芳香环上的C C仍然相对稳定。随着脱水温度的升高,芳香类氢含量先减小后增大,脂肪类氢含量先增大后减小,芳香度和芳香碳在脱水温度范围内逐渐增大。煤样的脱水温度升高,热解气相产物H2、CH4、CO累积产率增大,CO2累积产率减小;脱水煤样热解活化能随着脱水温度的升高而升高,进而导致脱水温度较高煤样热解失重率降低。

添加玉米秆对生活垃圾热解产物特性的影响

采用热重分析仪、固定床反应器、气相色谱仪及红外分析仪对生活垃圾、玉米秆及其共热解特性进行分析,并探讨添加玉米秆对生活垃圾热解液气体产物特性的影响。结果表明：添加玉米秆与生活垃圾混合热解过程可分为脱水、热解、炭化、焦催化气化4个阶段,玉米秆与生活垃圾混合物热解的实际活化能为28.49 k J/mol,低于玉米秆（32.35 k J/mol）、生活垃圾（50.60 k J/mol）单独热解活化能,可见混合热解利于热解反应进行;添加玉米秆与生活垃圾混合热解,使固液产物产率降低,有利于提高气体产物产率;添加40%玉米秆与垃圾混合热解过程中,在800-900℃,气体产物中H2、CH4产量比其单独热解提高;液体产物中芳香烃、烯烃、醛类、酮类等有机物含量增加,羧酸、酯类、醚类等有机物含量降低。

木薯废弃物热解特性及产物分布

为了探索木薯废弃物的不同部分(木薯根、茎和渣)的热解特性及产物分布,采用热重及动力学分析表明,结果,木薯废弃物的不同部分的热解均可分为脱水、热解、炭化3个阶段;在200~400℃,木薯茎比其他部分具有更高的热降解反应性,木薯茎的活化能在3种样品中最低,为37.57 kJ/mol,木薯根和渣的稍高,分别为39.42、45.39 kJ/mol。木薯茎固定床热解试验表明,随着热解温度的升高,固体产物逐渐减少,气体产物逐渐增多,液体产物先增多后减少,热解温度为600℃时生物油产率达到最大值45.50%。木薯废弃物的不同部分固定床热解试验表明,热解产物中液体产物产率最大,固体和气体产物产率次之。

“UBF-BAF-气浮-UF-树脂吸附-RO”工艺处理印染废水

采用“复合式厌氧流化床反应器(UBF)—曝气生物滤池(BAF)-气浮-超滤(UF)-树脂吸附-反渗透(RO)”工艺对低浓度印染废水进行深度处理,通过60 d的现场试验重点考察了树脂吸附对RO产水率、产水水质以及浓水水质的影响。试验结果表明:低浓度印染废水经该工艺处理后,RO产水COD≤30 mg/L、产水率为75%~80%,满足中水回用要求;RO浓水COD≤150 mg/L、色度≤50倍、SS约为35 mg/L,符合纳管排放标准;系统稳定运行期间,平均处理成本为5.11元/t,扣除中水回用节约的用水费用后,综合处理成本仅1.36元/t。

生活垃圾热解产物中含氧物质的分布规律

采用热重分析、固定床实验、红外分析（FT-IR）研究了生活垃圾热解行为及产物中含氧物质的分布规律。用热重分析确定了生活垃圾主要失重区间（190~450℃）,并计算此温度区间热解活化能为42.76 k J/mol。在热解终温为450~650℃条件下进行生活垃圾固定床热解实验,结果表明：随热解终温的增加,固体产物中氧分布率逐渐减小（39.2%~29.3%）;热解气中氧分布率逐渐增加（22.1%~30.9%）;热解液中氧分布率在40%左右。生活垃圾热解气中含氧成分主要是CO和CO2,在温度为450~650℃时,CO含量明显高于CO2,而CO2的释放速率则大于CO;固体产物中含氧官能团主要有—OH和C—O,其中峰面积比例顺序为C—O〉—OH;热解液中含氧官能团主要有—OH、C=O和C—O,其峰面积的比例顺序为—OH〉C—O〉C=O。

不干胶废弃物热解焦燃烧特性

采用非等温热重分析和固定床热解实验研究了不干胶废弃物热解焦生成特性及热解焦燃烧特性,并计算了不同升温速率下热解焦的燃烧动力学参数。结果表明,不干胶废弃物热解焦产率随温度升高而逐渐降低,当热解终温在400~700℃时,热解焦产率在34.64%~22.03%之间;空气气氛下热解焦燃烧过程包括3个阶段:挥发分燃烧阶段(390~600℃)、混合燃烧阶段(390~600℃)和残炭燃烧与矿物分解阶段(>650℃);升温速率对热解焦燃烧效果作用明显,升温速率越大,燃烧特性指数越高,燃烧稳定性越好;热解焦燃烧过程可以通过3个一级反应描述,当升温速率为40℃/min时热解焦燃烧各阶段表观活化能明显降低,表明升温速率提高有助于热解焦的燃烧反应活性,更有利于燃烧反应的进行。

不干胶废弃物热解与燃烧动力学特性

采用热重分析方法对不干胶废弃物（PSAs）进行了热解和燃烧失重分析,并采用Doyle法拟合计算了PSAs热解和燃烧动力学参数。结果表明：当温度低于200℃或高于600℃,PSAs的热解和燃烧失重过程具有性;300-600℃时,PSAs热解过程具有3个失重峰,而其燃烧过程具有2个失重峰。动力学分析结果表明：PSAs的热解是由多阶段复杂的热裂解反应组成,其热解过程可用4个一级反应来描述,随着升温速率的提高热解阶段第1峰区表观活化能降低;而第2、3峰区以及半焦深度裂解阶段的第4峰区活化能逐渐升高;PSAs燃烧过程可用3个一级反应来描述,随着升温速率的提高,PSAs燃烧过程的表观活化能均逐渐降低,并且燃烧表观活化能均低于热解表观活化能。

不干胶废弃物热重分析

为了探索不干胶类包装废弃物的热解特性,采用热重分析手段分析了不同升温速率条件下不干胶类废弃物的失重特点,并且采用Ozawa法和KAS法比较分析不同转化率条件下的表观活化能分布。热重分析结果表明,不干胶类废弃物的热解主要分为3个阶段:第1阶段(室温~200℃)为不干胶类废弃物的干燥阶段,第2阶段(200~590℃)为热解的主要阶段,第3阶段(590~800℃)为热解半焦的深度热解阶段。升温速率对热解失重率有重要影响,Ozawa法和KAS法计算结果表明,2种方法计算的热解活化能比较接近,Ozawa法得到的活化能为349.9 k J/mol,KAS法得到的活化能为336.9k J/mol;并且不干胶类废弃物的热解表观活化能呈现出阶段性分布。