热导法测定固体生物质燃料中碳氢氮含量的称样量试验研究

固体生物质燃料中碳、氢、氮含量的快速准确测定,对于指导固体生物质燃料的生产及控制大气污染具有重要意义,而样品称样量的大小将直接影响热导法的测定时间、测定成本及测定结果准确度。选取15种代表性固体生物质燃料样品,在10~100 mg称样量范围内设置6个梯度,采用元素分析仪进行碳、氢、氮含量的测定,通过数理统计及作图分析对不同称样量范围下的碳、氢、氮测定结果进行精密度及准确度分析,确定适宜的称样量。结果表明,当称样量为50~70 mg时,15个样品的碳、氢、氮含量测定结果与参考值之差均符合要求,且测定结果变化趋势平缓;50、60、70 mg称样量下的碳、氢、氮含量测定结果的精密度及准确度无显著性差异,因而热导法测定碳氢氮含量的称样量50~70 mg最为适宜。

废固焚烧系统表面积灰的影响与防治技术研究

在固废再利用领域,焚烧发电是一种常见的再利用方式,但固废焚烧的积灰会对锅炉产生危害。因此为了探讨积灰对锅炉的影响,研究搭建了固废焚烧锅炉腐蚀模拟系统,并分析了灰渣和腐蚀产物的成分。实验结果显示,木片和菌类的氯元素质量分数分别为0.58%和0.35%,均高于0.3%;且木片和模板的酸碱比分别为2.25和1.96,均大于1.75。可见,生物质燃料的飞灰具有腐蚀作用和结渣倾向。锅炉积灰的包括氯化钾、氯化钠、硫酸钙和钾芒硝等,且其中硫元素含量大于生物质燃料。锅炉腐蚀产物主要由氧化铁、四氧化三铁、硫酸钾和铁构成,且由于锅炉中的高温环境,导致燃烧产生的二氧化硫发生氧化反应,生成了碱金属硫酸盐。上述结果表明,研究提出的方法能准确模拟固废焚烧的情况及积灰对锅炉的影响,为锅炉腐蚀及烟道堵塞防治措施的制定提供了有力参考。

生物质固体成型燃料研究进展

农林废弃物的资源化利用对于低碳环保和我国的能源结构转型具有十分重要的意义,介绍了农林废弃物的燃料化利用途径,归纳总结了生物质固体成型燃料在成型工艺,以及成型质量影响因素和炭化成型所用粘结剂等领域的研究现状,展望了生物质固体成型燃料性能的发展趋势,并提出了目前生物质固体成型燃料存在的问题及改进建议。

生物质固体燃料无焰燃烧实现条件的数值模拟研究

将无焰燃烧技术应用于生物质固体燃料,将同时实现生物质的高效燃烧以及燃烧过程NOx的有效控制。为解决生物质燃料燃烧效率低、燃尽率差等问题,探究实现生物质固体燃料无焰燃烧的稳定工况,以1个功率为1.4 MW的燃烧炉为研究对象,采用数值模拟方法,在验证模型合理性的基础上对生物质固体燃料无焰燃烧特性进行研究,探究二次风进口速度、炉膛尾部烟气出口直径和炉膛壁面温度对生物质无焰燃烧建立和稳定性的影响。数值模拟研究结果表明:提高二次风入口速度,有利于氧化剂的均匀分布以及烟气的大范围卷吸,使温度场分布更加均匀,可在整个区域内实现温和的无焰燃烧反应;当烟气出口直径为200 mm,即烟气出口面积为炉膛尾部面积的约1/16时,整个炉膛内温度场最为均匀;当炉膛壁面温度由1000 K提升至1200 K时,温度场更加均匀,整个区域内进行温和的无焰燃烧反应,且燃烧较为充分。提高二次风入口速度、缩小烟气出口直径以及维持炉膛壁面温度在较高水平是建立和稳定维持生物质无焰燃烧的必要条件,对工业锅炉实现生物质固体燃料无焰燃烧具备参考意义。

生物质气化耦合固体氧化物燃料电池的冷热电联供系统的性能分析

为提高联供系统的一次能源利用率和降低CO_(2)排放,大力发展清洁高效能源转换技术,该文提出一种基于生物质气化耦合固态燃料电池的冷热电联供系统。建立热力学模型,给出设计工况下系统的运行及结构参数,选取系统关键运行参数对系统的热力学性能、经济及环境性能进行分析和评价。结果表明,在设计工况下,系统发电效率和㶲效率分别为55.53%、51.84%;CO_(2)排放率和一次能源节约率分别达到0.4944kg/(kW×h)和42.7%;在研究的参数范围内,提高生物质流量会增加系统输出但同时降低了系统性能;降低空气当量比和增加蒸汽生物质比系统经济和环境效益会变好;水碳比的变化对燃料电池输出电压有负面影响但对联供系统影响不大,燃料利用率的增加对系统综合性能有积极影响,联供系统性能受气化参数和燃料电池运行参数影响明显。

半焦作为固体燃料的应用研究进展

半焦作为一种由原煤或生物质热解制备的高热值新型廉价清洁燃料,在化工冶金等领域有广泛应用。实现以半焦作为主要成分的固体燃料的高效清洁燃烧,具有很高的环保与经济价值,对国家的节能减排与经济发展均有重大意义。综述了目前在半焦燃料方面的相关进展;分析了半焦单独燃烧相关的技术路线及成果,验证了半焦纯燃产业化的可能;对半焦与其他可燃物质掺混燃烧的不同方向及进展进行分析,其中在660 MW超临界锅炉上实现了质量分数为50%的半焦掺烧,验证半焦规模化掺烧的可能性;对半焦在民用领域的应用及成果进行了分析,证实半焦燃料在民用燃烧炉中燃烧的经济与生态效益。对半焦燃料燃烧后的污染物排放及燃烧稳定度、热值、综合燃烧效率等,以及半焦燃料的经济与环境效益,对目前半焦燃料的发展方向进行了分析与总结。最后,基于目前研究存在的问题对未来的研究及发展方向进行展望,为该领域今后的研究提供参考。

玉米秸秆颗粒燃料抗结渣剂效果的比较

为解决秸秆类生物质颗粒燃料的结渣问题,通过在玉米秸秆中分别添加4种添加剂,对其结渣率、灰熔融特性、燃料特性等开展试验研究,并进行验证试验。结果表明,添加质量分数3%的MgCO3、CaCO3、Al2O3添加剂均可有效改善结渣效果,其中MgCO3的抗结渣效果最好,结渣率近似为零;CaCO3添加剂结渣率低于10%,抗结渣效果性价比最高。同时,添加添加剂对燃料的燃烧性能无明显影响。这为解决玉米秸秆等生物质固体成型燃料的结渣问题提供了技术依据。

原料含水率对生物质固体燃料成型效果的影响

生物质致密成型技术可将生物质能源加工为高品质的成型燃料,其中,原料含水率是影响生物质固体燃料成型效果的一个重要参数,适当的含水率可使成型效果达到最佳。研究了含水率对不同原料固体燃料成型过程及燃料物理特性的影响,得出各种常见生物质原料加工时合理的含水率范围,为不同原料的致密成型加工前处理条件的确定提供参考。

生物质-燃料电池/燃气轮机发电系统特性研究

对生物质气化-固体氧化物燃料电池/燃气轮机发电系统的特性及不同运行参数对系统性能的影响进行了分析。生物质气化为以水蒸气为气化介质的基于UNIQUE概念的流化床气化、高温净化系统,建模中采用了化学动力学模型,并以萘作为焦油成分。基于所建立的系统模型,分析了生物质含水率和燃料利用率等参数对系统性能的影响。结果表明,与其他生物质应用技术相比该系统具有较高的能量转化效率,在200 kW规模,生物质含水率为20%时,电效率可以达到47%。生物质含水率增加会降低系统的输出功率,系统效率下降明显;SOFC燃料利用率提高时系统输出功率变化不明显,但系统效率会明显提高。

波兰生物质成型燃料的发展及借鉴

波兰具有丰富的生物质资源,拥有完整的生物质成型燃料产业链,近年来随着欧盟生物质能源促进政策的推出与市场需求量,生物质成型燃料产业发展潜力巨大。2010年,生物质成型燃料产量超过1 200万t,相当于近58万t油当量,预计到2030年,生物质能源将达到747×1015J,相当于约1 778万t标煤,其中生物质成型燃料产量占80%以上。文章通过研究波兰生物质成型燃料的发展过程、产业政策、质量标准与评价以及应用等,分析了我国与波兰生物质成型燃料发展的异同,借鉴波兰发展经验,提出了适合我国生物质成型燃料的发展建议,以促进我国生物质成型燃料产业化进程。

生物质固体成型燃料的发展现状与前景展望

由于生物质固体成型燃料具有能量密度和燃烧效率高、强度大、储运和使用方便、对环境友好等优点,因此备受各国青睐。我国对生物质固化成型技术的研究已有20多年的历史,但在原料固化成型过程当中仍有许多的问题有待解决,这严重制约着我国成型产业的快速发展。介绍了我国生物质成型燃料发展的长期目标,综述了生物质成型技术在国内外的研究现状,提出了生物质成型技术存在的主要问题,并简要分析了生物质成型燃料的发展前景。

生物质资源能源化与高值利用研究现状及发展前景

生物质是唯一能够直接转化为燃料的可再生能源,其开发利用既可以弥补低碳能源的需求,减少环境污染,也是中国实现“碳中和”目标的重要手段。该研究围绕以秸秆为主的生物质资源制备清洁能源和高值利用的总目标,系统分析生物质资源通过生物或热化学等转化途径制备气、液、固三相清洁能源的综合利用技术和模式,重点论述厌氧消化制备生物燃气、水热催化炼制醇烃燃料、裂解液化与生物油提质和生物质制备固体燃料4项技术发展现状与研究进展。在4项生物质转化技术中,厌氧消化制备生物天然气工业化程度最高,由于其大都基于大型养殖场建立,可有效解决原料收集问题,而且厌氧消化技术与沼气净化技术相对较为成熟,生物天然气可直接作为燃料、电力和热力来源供用户使用;由于生物质制备液体燃料中存在转化过程成本较高、产物分离困难、提质效率低、产品不稳定等问题,很难与当前应用端平稳接轨,因此水热催化炼制醇烃燃料、裂解液化制备生物油技术规模化发展水平较低;对于生物质制备固体燃料,其成型技术较为成熟,配套炉具的研发也有效解决了成型燃料应用端的问题,其规模化应用最大的难点在于原料的收集与存储。文章最后对未来生物天然气、生物质液体燃料与固体成型燃料发展前景进行展望,为实现农村生物质资源高效制备清洁能源及高值利用提供借鉴。

生物质气化—燃料电池发电系统性能分析

建立了基于热力学平衡的生物质气化模型,利用平衡模型分析了气化过程的特性,研究了气化过程的反应规律及各种因素对气化性能指标的影响,详细分析了当量比及物料湿度对气体产物成分及气化产物热值的影响。同时,建立了以生物质气为燃料的固体氧化物燃料电池的数学模型,该模型考虑了燃料电池的能斯特电动势及各种极化损失。利用建立的模型分析了操作参数以及物料湿度和生物质种类对生物质气化—燃料电池发电系统性能的影响。结果表明,生物质气化—燃料电池发电系统的发电效率可达30%,热电联产效率最高可达95%以上。

固体生物质燃烧中氮氧化物产生机理综述

在生物质燃料燃烧过程中燃料氮会转化为氮氧化物(NOx)释放,造成环境污染。为揭示NOx的转化机理,本文对相关文献的研究结果进行了汇总。文献表明:固体生物质中燃料氮的主要成分是蛋白质,构成蛋白质的不同氨基酸分布呈现较高的一致性;燃料氮在燃烧过程中首先进行热解,其产物分布在挥发分、焦油和焦炭中,挥发分氮、焦油氮进一步裂解生成NOx前驱物等气相氮物质,焦炭氮、气相氮燃烧生成NOx;NOx的生成与生物质种类、热力因素(温度、升温速率)、反应气氛、和其他条件(添加物)等因素有关。目前,研究只发现了一些实验规律,并未掌握燃料氮向NOx转化的详细机理,采用模型化合物结合计算化学的方法成为研究燃料氮转化机理的新趋势。

生物质固体成型燃料层燃燃烧模型研究现状

介绍了生物质固体成型燃料层燃燃烧的数学模型,从挥发分析和燃烧模型、焦炭燃烧模型、辐射换热模型以及离散相模型几个方面阐述了国内外对生物质燃烧模型的研究。同时,分析了国内外生物质固体成型燃料燃烧数学模型研究存在的问题,并根据我国生物质固体成型燃料的特点,提出了我国固体生物质成型燃料燃烧模型今后的研究方向。

固体生物质燃料燃烧颗粒物排放研究状况

介绍了固体生物质燃料和空气中颗粒污染物的特点,从形成机理、质量浓度、数量浓度、分布特点以及颗粒物成分方面阐述了国内外对颗粒物排放的研究;分析了国内外对固体生物质燃料的颗粒物排放存在的问题,根据我国固体生物质燃料的特点,提出了我国生物质固体成型燃料颗粒物排放的研究方向。

固体生物质燃料产业发展的核心问题

固体生物质燃料是一种高效的清洁能源,可以替代化石燃料,缓解人类面临的能源危机和环境困境。在调研的基础上对固体生物质燃料产业存在的问题进行提炼和总结,找出阻碍固体生物质燃料产业链各子系统发展的核心问题。分析这些问题可为制订推进固体生物质燃料产业发展的政策方案提供事实依据和设计思路。

成型参数对玉米秸秆固体燃料成型效果的影响

[目的]为了给秸秆类固体燃料压缩设备的设计提供参考依据和基础数据。[方法]以玉米秸秆为原材料进行热压成型试验,采用单因素和正交试验设计并结合方差分析方法,研究了含水率、温度和压力对固体燃料成型效果(密度、耐久性和抗跌碎性)的影响。[结果]含水率、温度和压力会显著影响玉米秸秆固体燃料的密度,P值达到0.009 58、0.049 71和0.012 63,而耐久性和抗跌碎性始终保持较高水平。[结论]当玉米秸秆含水率为8%~12%、温度为130℃~150℃、压力约为130 MPa时,最有利于生产优质的玉米秸秆固体燃料。

生物质固体燃料热解炭化技术研究进展

通过介绍生物质固体燃料热解炭化技术的机理,阐述其生产工艺与生产设备,综述生物质固体燃料热解炭化技术的研究进展,对现阶段生物质固体燃料热解技术存在的问题进行探讨,提出相应的解决措施,预测生物质固体燃料热解炭化技术的发展趋势。

测定固体生物质燃料中碳氢含量的方法应用研究

结合我国固体生物质燃料中碳氢测定的检验标准和仪器使用现状,利用固体生物质燃料与煤炭的特性有较多相似之处,研究制定了运用电量-重量法测定固体生物质燃料中碳氢含量的标准方法。研究了固体生物质燃料中碳、氢的组成及其特点,按照GB/T 28734—2012《固体生物质燃料碳氢测定方法》的要求,结合GB/T 476—2008《煤中碳和氢的测定方法》,对8种固体生物质燃料中碳和氢的测定进行了正交试验,考察了氧气流量、进样时间方案、试样质量、催化剂等因素对测定结果的影响,得到电量-重量法的最佳测定条件为:试样质量0.065~0.070 g、覆盖足量的三氧化钨催化剂、氧气流量80 m L/min、进样时间方案2-4 min。试验结果为进一步制定固体生物质燃料中碳氢含量测定的标准方法奠定了基础。