玉米秸秆恒温热解实验研究及动力学分析

用热重分析法对玉米秸秆在恒温条件下的热解规律进行研究。分析玉米秸秆样品在恒温热解过程中,不同的恒温条件对其热解曲线形态的影响。研究结果表明在不同的恒温温度条件下其热解曲线形态基本相似,但在300℃条件下恒温热解的热解曲线与250℃、350℃条件下恒温热解的热解曲线相比较较为平缓。同时对玉米秸秆样品的热解的动力学模型进行研究,得到符合玉米秸秆样品在恒温条件下的热解失重动力学方程和热解动力学参数,为玉米秸秆的合理利用提供一定的理论依据。

生物质气化燃气中固体颗粒物的恒温临氧热解机理研究

在固定床反应器中考察了不同气氛下PBG恒温热解特性的差异,结合XPS与^(13)C NM R等技术手段分析了400℃恒温热解条件下PBG固相产物的化学结构变化。结果表明,PBG在400℃恒温热解时,生物质气化燃气(BAG)与N_2气氛下更易生成焦油,其析出量分别为50.71与37.45 mg/g,而临氧燃气气氛(BAG+2%O_2)下焦油析出量仅为11.96 mg/g,说明适量O_2的存在可有效抑制焦油的生成。进一步进行化学结构分析表明,在燃气(BAG)恒温热解条件下,PBG主要发生以脱氢脱氧为主的芳香化缩聚反应,易形成焦油类的大分子多环芳烃;而在临氧燃气(BAG+2%O_2)恒温热解条件下,PBG表面的有机基团易与O_2发生表面氧化反应,生成表面含氧官能团,在一定程度上抑制了芳香环缩聚反应,进而有利于降低焦油类物质的产率。因此,在生物质气化燃气实际高温过滤过程中适当添加氧(如:2%O_2),可有效降低PBG焦油收率,且不会形成大分子多环芳烃,有助于解决粗燃气过滤的过滤介质堵塞问题。

煤半焦和沙柳炭混合物恒温共热解作用的研究

采用先混合原沙柳和煤粉再制焦的次序,利用热重分析法研究了4种煤半焦和沙柳炭混合物的恒温共热解作用。从胜利煤的变温热解中,选定恒温共热解的温度400、500和600℃来研究温度对沙柳炭和胜利煤半焦混合物共热解作用的影响,结果显示400和600℃表现为协同作用,500℃表现为抑制作用,通过分析选择600℃作为恒温共热解温度。在600℃时,研究了沙柳炭与不同种类煤半焦在不同掺混比例下的恒温共热解,显示沙柳炭对挥发逸出能力较强或较低的煤半焦(霍林河煤和准格尔煤)均表现为抑制作用,对挥发分逸出能力中等的煤半焦(胜利煤和宝日希勒褐煤)表现为协同作用;受煤种的影响,掺混比例对共热解的作用效果大小无固定的排序。

低阶煤热解条件对气相产物分布和半焦结构的影响

以内蒙古鄂尔多斯煤为研究对象,在立式固定床反应器中考察不同热解条件对半焦、油和气三种产物的影响,并通过XRD和SEM-EDS对煤和半焦进行微观结构表征。结果表明:焦油和热解气的生成量与热解温度有直接关系,热解气中H2与CO2存在着相互竞争的关系;温度越高对成型热解具有越好的黏结作用,程序升温条件下热解气体释放的时间区间较长,大约在60 min,而恒温热解过程中热解气体释放完成时间主要集中在25 min^30 min。通过热解可以降低煤中的挥发分,控制民用煤加煤阶段的大量污染物释放,解决民用煤的污染问题。可以根据煤质和半焦产品的用途调整热解过程,半焦民用可以采用较低热解温度,若需提高焦油和气的收率可适当提高温度,民用热解型煤可以采用中低温热解得到。

长焰煤低温干馏挥发动力学实验研究

为了对长焰煤低温干馏过程挥发动力学进行研究,在不同热解时间和温度进行取样分析,计算恒速升温热解和恒温热解过程的挥发率、失重率、脱硫率和脱水率的动力学参数。结果表明:恒速升温热解挥发率平均动力学活化能E和指前因子A分别为23.833 kJ/mol和7.14 min^(-1),都小于相应恒速升温热解失重率、脱硫率和脱水率的动力学参数;恒温热解挥发率的动力学活化能E和指前因子的自然对数ln A分别为200.37 kJ/mol和26.616,都大于相应恒温热解失重率和脱硫率的动力学参数。

长焰煤低温干馏失重动力学实验研究

用鄂尔多斯盆地东胜长焰煤,在定型的低温干馏炉中制备20个有不同干馏程度的兰炭样品。这些样品的区别在于是否经过恒速升温干燥脱水阶段、或恒速升温到达哪个轻微热解温度、或在特定恒温强烈热解时间的长短。通过恒温热解动力学方程先计算3个温度下强烈热解阶段的失重速率常数后,再计算强烈热解阶段的指前因子和活化能。通过恒速升温热解动力学方程分别直接计算脱水阶段和轻微热解阶段的指前因子和活化能。结果表明:在460~510℃区间的恒温强烈热解阶段的失重活化能为149.1kJ·mol^(-1),失重率最小;从室温到245℃区间的恒速升温干燥脱水阶段的失重活化能为32.3 kJ·mol^(-1),失重率次之;而从245℃开始的恒速升温轻微热解阶段的失重活化能为19.1 kJ·mol^(-1),失重率最大。