玉米秸秆颗粒热解制炭的试验研究

对玉米秸秆颗粒炭化温度对生物质炭的产率及质量的影响进行试验及分析研究,给出了不同炭化温度下玉米秸秆颗粒的产炭量、能源转化率和生产出炭的理化特性,找出了秸秆制炭工艺的最佳炭化温度条件。试验表明:玉米秸秆颗粒在300℃时即可完成炭化,炭的产率为55%,低位热值为21.3MJ/kg,挥发分为35.75%,提高热解温度时,炭的产率及热值均呈逐步下降的趋势。因此,对于简单的颗粒制炭设备,宜采用低温炭化工艺,以获得较高的秸秆炭产率。

生物质炭用于铁精矿球团还原过程中黏结的抑制

基于铁精矿球团在竖炉还原过程中易产生黏结而严重影响竖炉顺行,研究物质炭的添加对球团还原过程中黏结的影响,揭示添加生物质炭抑制球团黏结的机理,并在比较表面覆层与配加生物质炭2种抑制措施特点的基础上优化黏结抑制方法。研究结果表明:生物质炭能有效缓解还原过程中球团间的黏结现象,适宜的生物质炭粒度为10 mm,C与Fe物质的量比为0.3;生物质炭在还原过程中表现出的物理阻隔、松动料层、还原剂和强吸热等多重作用可保证它对球团黏结的抑制效果;采用球团表面覆层与配加生物质炭复合作用的方式,克服了表面覆层时还原速度慢的缺点,同时避免了单纯配加生物质炭时黏结抑制偏弱的不良效果,是一种较理想的黏结抑制方法。

基于能量产率的玉米秸秆成型颗粒炭化工艺优化

以产率、热值及能量产率为评价指标,对影响玉米秸秆成型颗粒炭化工艺的炭化温度、升温速率、保留时间进行分析。在此条件下,生物质炭产率与热值呈负相关,即产率与热值目标无法同时满足。研究引入能量产率作为评价成型生物质炭产率和热值的综合指标,在单因素试验的基础上,采用响应面试验进行优化,并对最优结果进行验证。结果表明,炭化温度432℃、升温速率4.0℃/min、保留时间43 min条件下能量产率最高,为57.56%;验证结果表明,此条件下能量产率为57.88%,说明该模型预测的最佳工艺条件稳定可靠,可用于指导生产高产率、高热值、高能量产率成型生物质炭。

添加污泥与磷酸对生物质成型炭性能影响研究

生物质成型炭是生物质利用的重要方式之一,制备时需要添加黏结剂增强其品质.污泥可作为黏结剂用于制备生物质成型燃料.H_(3)PO_(4)作为添加剂可提高成型炭的品质且具有钝化污泥中重金属的作用.本研究以杉木屑为原料,探讨添加H_(3)PO_(4)和污泥制备高机械强度成型炭的可能性,分析了添加污泥和H_(3)PO_(4)对成型炭机械性能和产率的影响,并考察了成型炭中重金属的固定效果.结果表明:污泥的添加可提高成型炭的机械性能(抗压强度和表观密度),且木屑与污泥的质量比为2∶1时成型炭机械性能最佳且产率最高,其抗压强度为18.1 MPa,表观密度为1278.8kg/m^(3),均优于生物质成型炭机械性能标准,干基低位热值为12.05 MJ/kg;添加磷酸可明显提高成型炭机械性能和产率,且重金属分析表明磷酸的加入可降低成型炭中的重金属风险等级.

玉米秸秆成型生物炭燃烧特性与动力学分析

采用热重法对玉米秸秆成型颗粒及生物炭燃烧特性及动力学进行研究,并考察不同升温速率下(10、20、40℃/min)对320、500℃热解生物炭燃烧特性的影响,分析其燃烧特性及动力学参数。结果表明:玉米秸秆成型颗粒炭化后其燃烧热重分析(DTG)曲线呈现多峰状态,峰整体向高温区转移;玉米秸秆成型颗粒的着火温度和燃尽温度均小于生物炭,综合燃烧特性指数(SN)大于各温度热解炭化后样品。随着炭化温度的升高,成型生物炭着火温度和燃尽温度升高,SN减小;一级反应动力学能很好地描述各样品的燃烧动力学,相关系数(R^2)均高于0.9。

成型炭化过程对磷酸-污泥-木屑成型炭性能的影响

以杉木屑和污泥为原料,磷酸为添加剂,探讨成型温度(70~100℃)、成型压力(80~110 MPa)和炭化温度(300~600℃)对磷酸-污泥-杉木屑成型炭物理性能和产率的影响,并对物理性能最佳的成型炭进行燃烧特性分析和重金属分析。结果表明,成型温度与成型压力对成型炭物理性能的影响相似,随着成型压力的增大和成型温度的升高成型炭物理性能均先升高后下降,炭化温度对成型炭物理性能影响较复杂。经80℃和100 MPa成型后再经500℃炭化制得的成型炭表观密度与抗压强度最大,分别为1279.0 kg/m~3和18.7 MPa,均远高于商用烧烤炭。成型炭产率随炭化温度的升高而减小,由300℃的72.0%减至600℃的52.2%。较高的成型炭物理性能和产率可在一定程度上降低储存和运输成本,实现生物质废弃物的高效利用。

炭粉球团在硅铁生产中的应用

主要简述了硅铁生产原理及炭粉球团生产工艺,提出利用炭粉球团代替部分木炭做还原剂的理论依据,并在硅铁生产的试验过程中得到验证。结果表明:炭粉球团在冶炼硅铁技术上可行,且对硅铁质量无影响,同时降低了生产各项技术经济指标。

木炭粉成型用粘结剂和成型工艺的研究

本文研究开发了木炭粉成型用新型粘结剂 ,提出了木炭粉成型新的工艺。用回收木炭粉制得了合格制品 ,确定了炭粉成型工艺条件。

高磷铁矿石含碳球团等温还原动力学

为了研究高磷铁矿石含碳球团等温还原动力学在温度为1173、1273、1323、1373、1423和1473K时,采用界面化学反应模型、Jander方程、Ginstling-Broushtein方程、G Valensi-R E Carter方程等固-固/气反应机理函数对反应过程进行拟合,并采用XRD、SEM、EDX等对样品的物相组成、微观形貌和元素分布进行表征分析。研究结果表明,随着还原程度提高,反应速率由0迅速增至最大值,随后逐渐减小并趋于平缓;当温度为1173~1373K时,反应过程符合界面化学反应,表观活化能为70.02kJ/mol,线性相关系数为0.9481;当温度为1373~1473K时,反应过程符合Jander方程,限制步骤为铁离子固相扩散,表观活化能为215.36kJ/mol,线性相关系数为0.9912。

成型生物质高温炭化及成型炭理化性能研究

分别将棉杆、木屑两种单一的生物质原料及其混合原料成型(炭化压力60 MPa)造粒,并于固定床热解炉内对成型生物质进行炭化实验,分析炭化温度(400、500和600℃)及棉杆的掺混比例对成型炭理化性能的影响。研究表明:物理特性方面,随着炭化温度的升高,生物质成型炭的表观密度和抗压强度均呈先减小后增大的趋势;相同炭化温度条件下,随着棉杆掺混比例的增加,成型炭的表观密度增大,但抗压强度呈先减小后增大的趋势;化学特性方面,随着炭化温度的升高,成型炭的热值增加,但燃烧特性变差,灰分产率增加;随着棉杆掺混比例的增加,成型炭的燃烧特性改善,但热值降低,灰分产率增加;通过先成型再炭化制得的成型炭灰分和固定碳产率均优于欧盟标准EN1860-2:2005;在炭化温度为400、500和600℃时成型生物质中至少含有20%、40%和60%的棉杆可使其燃烧特性指标优于商用烧烤炭。