煤与生物质共热解共气化过程中硫、氮的迁移规律研究

发布时间：2021-01-11 18:56

　　随着“一带一路”建设和国际产能合作的深入实施,在我国现有能源状况的基础之上,及保障能源安全、减轻环境压力、适应国家能源安全战略政策的前提下,如何实现传统能源与可再生能源的整合,推动能源领域更大范围、更高水平和更深层次的开放交融,是一个重要的研究课题。热解与直接燃烧相比是一种更高效、清洁的利用方式,煤与生物质的共热解既能减少CO₂、SOx和NOx的排放,又可改善生物质资源本身高水分、低热值和低密度等不利于单独热解的状况。但是目前煤和生物质在共热解过程中硫、氮元素如何迁移的研究还不够全面,而且很多学者的关注点多为单一组分的热解和单一元素的迁移规律。为进一步研究这个问题,本课题以玉米秸秆（RC）和以玉米秸秆制备纤维乙醇剩余的废渣（FC）为生物质热解原料,重点研究高硫低阶煤（BC）与生物质进行共热解和共气化过程中硫、氮的迁移规律,并探讨了共热解的热解机理,为煤与生物质共热解和共气化的工业化应用奠定理论基础。首先,通过热重分析仪（TGA）对煤与生物质进行混合热解试验,发现热重微分曲线（DTG）将热解温度区间分为四个阶段;由于煤与生物质共热解过程的自由基作用和催化作用,导致共... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：165 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 生物质能的应用
        1.2.1 生物质能的来源与组成
        1.2.2 生物质能的开发利用
        1.2.3 生物质与煤的相互作用
    1.3 热解因素对共热解过程的影响
        1.3.1 热解温度
        1.3.2 混合比例
        1.3.3 滞留时间
        1.3.4 升温速率
        1.3.5 矿物质
        1.3.6 粒径大小
        1.3.7 热解反应器
    1.4 原料热解气化过程中硫、氮元素的变迁行为
        1.4.1 原料热解气化过程中硫元素的迁移
        1.4.2 原料热解气化过程中氮元素的迁移
    1.5 选题的目的、意义及研究内容
        1.5.1 课题的目的及意义
        1.5.2 本文研究的主要内容
        1.5.3 本论文的技术路线
        1.5.4 本论文的创新点
2 煤与生物质的热解分析
    2.1 试验材料与方法
        2.1.1 试验材料与仪器
        2.1.2 试验方法
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 煤和生物质单独热解的试验研究
        2.2.2 煤和生物质混合热解试验研究
        2.2.3 煤和生物质共热解协同作用机理的探讨
    2.3 本章小结
3 煤与生物质共热解的动力学行为研究
    3.1 试验材料与方法
        3.1.1 试验原料与仪器
        3.1.2 试验方案
        3.1.3 热解过程动力学模型
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 分布活化能模型
        3.2.2 FWO和KAS法计算活化能
        3.2.3 主曲线法研究动力学机理方程
        3.2.4 热力学参数的计算
    3.3 本章小结
4 煤与生物质在慢速共热解下硫、氮的迁移规律
    4.1 试验材料与方法
        4.1.1 试验原料与设备
        4.1.2 试验方案
        4.1.3 分析测试方法
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 响应面方法对脱硫率进行优化
        4.2.2 热解过程中含硫的产物分布及迁移规律
        4.2.3 热解过程中含氮的产物分布及迁移规律
        4.2.4 热解过程中常规气体对含硫、氮气体的影响
        4.2.5 热解焦的表征与焦油的测定
    4.3 本章小结
5 煤与生物质在快速共热解下硫、氮的迁移规律
    5.1 试验材料与方法
        5.1.1 试验原料与设备
        5.1.2 试验方案
        5.1.3 分析测试方法
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 快速热解过程中含硫的产物分布及迁移规律
        5.2.2 快速热解过程中含氮的产物分布和迁移特性
        5.2.3 热解过程中常规气体的变化
        5.2.4 热解过程焦的变化特性
    5.3 本章小结
6 煤与生物质热解焦共气化下硫、氮的迁移规律
    6.1 试验材料与方法
        6.1.1 试验原料与设备
        6.1.2 试验方案
        6.1.3 分析测试方法
    6.2 结果与讨论
        6.2.1 气化过程中含硫的产物分布和迁移特性
        6.2.2 气化过程中含氮的产物分布和迁移特性
        6.2.3 常规气体的分布
        6.2.4 气化过程中焦的变化特性
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
附录 A 原料热解焦油的气质联用图谱
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]煤与生物质共热解工艺的研究进展[J]. 何玉远,常春,方书起,陈俊英,李洪亮,马晓建.  可再生能源. 2018(02)
[2]花生壳和松木屑固定床低温热解特性的实验研究[J]. 安杨,徐静,Arash Tahmasebi,余江龙.  可再生能源. 2016(12)
[3]煤催化气化技术的研究现状与展望[J]. 方梦祥,厉文榜,岑建孟,王勤辉,骆仲泱.  化工进展. 2015(10)
[4]中国规模化养殖场畜禽粪便资源沼气生产潜力评价[J]. 田宜水.  农业工程学报. 2012(08)
[5]升温速率对煤热解特性的影响[J]. 王晋伟.  山西煤炭. 2010(11)

博士论文
[1]煤/生物质循环流化床富氧燃烧及氮转化特性试验研究[D]. 王昕.中国科学院工程热物理研究所 2017
[2]典型高硫煤热解过程中硫、氮的变迁及其交互作用机制[D]. 王美君.太原理工大学 2013
[3]生物质燃烧过程氮和硫的迁移、转化特性研究[D]. 柏继松.浙江大学 2012
[4]煤、生物质及其混合物的快速热解及过程中氮的迁移[D]. 袁帅.华东理工大学 2012
[5]生物质与煤共热解试验研究[D]. 陈吟颖.华北电力大学（河北） 2007
[6]煤及煤岩显微组分热解、气化过程中氮的迁移机理[D]. 林建英.太原理工大学 2006



本文编号：2971301