摘要：针对目前内热式移动床生物质热解炭化试验研究平台条件不足的问题,开发了一种内加热兼吸式移动床热解炭化装置,模拟连续式热解炭化工艺,设计了供气系统、出炭系统、产物收集系统、气体净化系统、温度监控系统,以稻壳作为原料,开展了上吸和下吸式热解炭化试验,研究了停留时间和吸气方式对内热式热解炭化产物的影响。结果表明,随着停留时间的增加,上吸和下吸内热式热解炭化变化趋势基本相同,挥发分和固定碳含量均呈下降趋势,灰分含量增加,磷及氮元素含量均下降,氧元素含量上升,氢元素变化趋势不明显,热值分别从20.7MJ/kg和22MJ/kg下降到14.6MJ/kg和15.2MJ/kg;比表面积分别从0.73m^(2)/g和0.78m^(2)/g上升到3.84m^(2)/g和3.95m^(2)/g,生物炭孔隙结构得到了发展。该系统结构合理,运行稳定可靠,密封效果良好,可有效控制进气方式、进气量、保温炭化时间等试验因素。为内加热炭化工艺参数试验研究提供了重要支撑。

摘要：针对现有生物质热解炭化设备需要引用外部热源加热导致的能源损耗、炭化装置复杂等问题,提出采用热解气回用燃烧的生物质热解炭化方案,设计一种新型回转连续式炭化设备。通过仿真分析与试验研究的方法,得到所设计炭化炉的最佳转速范围,并以生物质玉米秸秆为原料进行炭化试验。试验结果表明,设备纯小时处理生物质2.13 t,生物炭得率为30.2%,各项性能皆达到预期指标,可实现生物质的连续高效炭化。

摘要：为有效解决现阶段生物质炭化设备存在的炭产率低、炭品质差、余气不能循环利用而污染环境、副产物不能有效分离等问题,设计并研制了一套废气自循环生物质炭化装备,对其炭化炉主体、加热系统、焦油回收装置、余气循环装置、温度压力监控系统分别进行了详细设计和参数确定,并以炭化炉主体和焦油回收装置为加热和冷却对象,采用有限元方法对其进行传热性能研究,最后对其进行了炭化试验研究。结果表明:生物质炭化装备能够满足制炭、副产物回收、废气循环利用、工艺参数精确控制等要求;炉体门框上部温度分布不均,其余炉体内部温度分布均匀,温度梯度平缓,可对生物质进行均匀加热;焦油回收装置在三级冷却水进口流速分别为0.045、0.03、0.015 m/s时,冷却温降分别为:271、111、61℃,烟气温度从500℃降温到50℃,冷却效果显著,并可对挥发分中的焦油和木醋液进行分离;影响炭产率、热值、能源得率的因素顺序为:炭化终温>保温时间>升温速率。炭产率与能源得率呈正相关,而两者又与热值成负相关。炭化条件在升温速率3℃/min、炭化终温450℃、保温时间3 h工况下较好,在此条件下的炭得率为54.2%,热值为25 767 k J/kg,能源得率为84.8%。

摘要：以苹果修剪枝为试验对象,选取温度、升温速率和保温时间为试验因素,以木醋液产率为指标,通过单因素试验和响应面分析,研究炭化条件对苹果修剪枝制备木醋液产率的影响规律。采用单因素试验初步确定适宜的炭化条件,根据响应面分析法的中心组合设计试验,得到木醋液产率最佳的炭化工艺条件为温度483.87℃、升温速率6.91℃/min、保温时间137.31 min,预测木醋液产率为33.81%,验证木醋液产率为35.06%。证明温度对苹果修剪枝炭化制备木醋液产率影响的主效应显著,而升温速率和保温时间对木醋液产率影响的主效应均不显著,影响因子的主效应主次顺序为温度>保温时间>升温速率。在因素水平范围内的交互作用中,温度、升温速率和保温时间两两之间的交互作用对木醋液产率的影响均不显著。

摘要：采用热重-红外联用法对甘油法制备环氧氯丙烷所产生废液的热解特性进行研究,并运用热分析动力学对热重数据进行分析。结果表明,挥发份的析出主要发生在180～380℃,具体可分为两个阶段。在低温段,废液主要发生脱水反应,热解机理符合一级动力学模式。在高温段,有机物开始交联并发生质子转移反应,符合二级动力学模式,热解气的主要成分为乙醛和甲烷。炭化实验表明,过低的温度不利于有机物的热解炭化,但过高的温度会增加炭化炉设计的难度与成本,建议设计温度在380～480℃。对炭化产物的微观分析结果显示,产物中的盐主要为氯化钠和焦磷酸钠,由于炭化温度较低,产物中的碳主要以无定形碳为主。

摘要：研究炭化装备自动化除杂代替传统的人工手动除杂,并对炭化工艺背景进行了综述。首先将设计过程的实际问题转化为技术矛盾,其次运用矛盾矩阵表得到推荐的创新原理,最终系统运用TRIZ创新原理来指导炭化装备的设计。在创新原理的基础上演绎出解决技术矛盾的可行性结构方案,设计出符合工艺要求的炭化装备。

摘要：为提高秸秆热解气的净化率,防止装置堵塞,该研究设计了旋风分离器与回转指杆轮相结合的两级净化装置,I级旋风分离器主要分离热解气中大粒径杂质,II级指杆轮使小粒径灰尘、焦油等杂质与锥形指杆碰撞、聚集、并在高速回转作用下离心分离,实现热解气高效净化。研究确定了I级净化装置的结构参数,设计了II级净化装置,确定了指杆轮与锥形指杆的参数及排列方式。以指杆轮转速、热解气的进口速度和芯筒入筒体深度为影响因素,以热解气的净化率和压力损失为指标,进行了二次通用旋转组合样机性能试验。利用Design-Expert8.0.6软件对试验数据进行方差和响应面分析,建立了影响因素与指标之间的数学模型,采用多指标优化法确定最优组合并进行了试验验证。试验得到最优组合参数:指杆轮转速为3 030 r/min,进口速度为19.5 m/s,芯筒入筒体深度为210 mm,此时的压力损失为1 971.73 Pa,热解气总净化率为84.2%,达到了净化要求。研究结果可为秸秆热解气净化装置研究提供理论依据。

摘要：针对目前生物质炭化设备生产率低、炭化工艺参数控制困难等问题,在研制内加热移动床生物质炭化设备的基础上,以组态王软件为控制平台,采用反馈控制机制和串级控制技术,开发了内加热移动床生物质炭化设备监控系统。监控系统主要包括上料控制系统、炭化环境监控系统、出炭控制系统以及其他辅助软件系统等,炭化温度与炉内负压监控主、副控制器分别采用位置式PID(proportional,integral,derivative)和增量式PID控制方法。生产试验结果表明:监控系统运行稳定可靠,可实现对设备作业过程的有序控制和炭化环境的定向调控,与手动控制相比,设备生产率提高18.3%,生物炭得率提高2.3个百分点。监控系统的开发应用可为炭化设备的产业化推广提供技术支撑。

摘要：采用热失重-红外联用(TG-IR)、差示量热分析(DSC)方法研究高温气冷堆燃料元件基体材料中作为黏结剂的酚醛树脂在20～800℃的分解过程。用热机械分析仪(TMA)分析石墨球样品在20～800℃的动态热膨胀特性。测试结果表明,酚醛树脂在50～70℃的范围内发生相变,在测试温度范围内分解经过2个连续的放热过程,石墨球样品相应地先膨胀后收缩。采用4段炭化制度所制基体材料的压碎强度达到19.9 kN、落球强度在60次以上,各项指标完全满足设计要求,而且炭化工艺生产效率提高71%。研究表明,在动态条件下根据样品尺寸随温度的变化建立的炭化升温制度更为合理;炭化过程中,缩聚反应引起的体积变化是决定升温速率的关键。

摘要：生物质热解气是一种高热值的可燃气体,具有重要的开发利用价值,但由于其复杂的组分,多焦油和CO2、CH4等成分对热解气化过程以及相关的设备都有较大的危害,而冷凝下来形成的黏稠液体易造成管道堵塞,直接燃用产生的炭黑会造成环境污染,成为制约热解气进一步开发利用的主要因素。本文分析了热解气催化重整制取费-托合成气的可行性,分别介绍了连续和分段式热解-催化重整设备,镍基、钙基、铁基、碱金属类、生物炭等催化剂,以及热解气分离提纯技术等方面的研究现状,分析了目前热解气制取费-托合成气研究中存在的催化重整设备规格不统一、缺乏相关的行业标准、不同催化剂与催化剂助剂的催化重整效果、机理尚不明确等问题,并提出了采用分段式热解-催化重整设备,并以炭化产品生物炭作为催化重整催化剂的未来研究方向,开辟了生物质炭化热解气开发利用的新途径。