生物质气化过程中碱金属和碱土金属的析出特性研究

研究了固定床上生物质及热解焦CO2气化过程中碱金属及碱土金属(AAEMs)的析出特性。利用原子吸收光谱仪,考察了不同生物质种类、不同热解制焦温度对AAEMs析出的影响。不同生物质由于其挥发分含量不同引起气化失重率的差异,焦气化活性随制焦温度升高而降低。生物质及焦气化过程中Na析出率最大,其次是K,碱土金属析出率低于碱金属,这与元素在生物质中的存在形式、金属价态有关。低温段K的析出率随热解制焦温度的提高而增加,而Na在热解与气化段总的析出率与制焦温度关系不大。生物质的种类尤其是灰中的Si含量对Ca和Mg的析出影响较大,气化效率高的生物质AAEMs析出较多。热力学计算结果显示,气化过程中Na、K多以氯化物的形式存在并析出,Ca、Mg则更倾向于形成硅酸化合物而不易析出。

生物质秸秆燃烧动力学特性研究

采用热重分析方法对烟杆、棉杆和玉米杆3种生物质的燃烧特性进行了研究,考察了其着火、燃尽特性和综合燃烧特性,研究了升温速率对生物质燃烧特性的影响,同时采用非等温积分法分析了其燃烧动力学特性.研究结果表明:生物质的燃烧过程主要包括挥发分的析出燃烧和固体焦炭的燃烧;随着升温速率的提高,各试样的着火温度、挥发分最大释放速率、燃尽温度均呈升高趋势,燃烧特性随升温速率的提高而变好;3种生物质中,棉杆的燃烧特性最好,玉米杆次之,烟杆最差;生物质种类相同但升温速率不同,计算所得的活化能E、指前因子A及反应级数存在一定的差异.

不同钙基吸收剂对玉米秸秆热解气化制氢特性的影响

为了揭示不同钙基吸收剂对生物质热解气化制氢特性的影响机理,以玉米秸秆为原料在一个两段式热解气化装置上研究了添加不同钙基吸收剂对其制氢特性的影响,结果表明:煅烧石灰石、煅烧碳酸钙和煅烧白云石等3种吸收剂的添加均可有效吸收玉米秸秆热解气化过程中生成的CO_2,促进水气变换(WGS)反应的平衡向右移动,从而生成更多H_2;同时,吸收剂的主要组分CaO还可催化玉米秸秆热解挥发分的裂解与气化反应以及WGS反应,从而显著提高产气中H_2的体积分数与产率。另外,煅烧白云石中的含镁组分还显示出对气化过程以及CO_2吸收具有进一步的催化作用,使得其在玉米秸秆热解气化过程中可获得更高的H_2体积分数(71.8%)和产率[224.5 m L/(g db biomass)]。

钙基催化吸收剂对玉米秸秆热解气化制氢特性的影响

在一个2段式生物质热解气化装置上考察了钙基催化吸收剂对玉米秸秆制氢特性的影响,结果表明：CaO添加可原位吸收气化过程中生成的CO_2,强化制氢过程向生成更多H_2的方向移动。当热解气化温度为650℃、S/B为2、CaO/C摩尔比为1时,产气中H_2体积分数从28.7%上升至56.2%,H_2产率则从64.3 m L/g上升至195.8 m L/g,而CO_2体积分数由21.5%下降至1.1%。而且,CaO的CO_2吸收强化性能与气化温度密切相关,在600~700℃范围内,玉米秸秆热解气化可获得很高的H2体积分数和较高的H2产率。以CaO吸收剂为载体进一步引入Ni O活性组分,可降低产气中小分子碳氢气体,提高产气中的H2体积分数和产率。在NiO负载量为10%时,产气中H2体积分数可达63.7%,而H_2产率对比添加CaO时则接近翻倍,达到了341.3 m L/g。