添加剂对玉米秸秆成型颗粒热解的原位催化影响
发布时间：2021-03-01 03:23
依托自制的生物质管式炉热解实验平台,选用Fe2O3和CaO作为添加剂,探究不同添加剂对玉米秸秆成型颗粒热解产物特性的影响。分析计算热解产物产率及热解气组分,并得出以下结论:添加剂原位催化玉米秸秆成型颗粒可显著提高热裂解深度,提高热解气产率,其中添加CaO的效果较Fe2O3好;750℃时,与无添加剂相比,添加Fe2O3和CaO后的热解气产率分别提高10.96%和36.73%;CaO的添加显著降低热解气中的CO2含量,热解气中H2和CnHm体积分数得到一定提升,750℃时热解气低位热值为11.73 MJ/Nm3。
【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(11)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Fe2O3作用下玉米秸秆成型颗粒的热解产物产率变化
玉米秸秆成型颗粒的热解产物产率在添加Ca O后的曲线变化如图5所示。添加Ca O后的焦油产率较添加时增加，且增加变化速率降低，在350～550℃和550～750℃这2个阶段的增加量分别为5.12%和2.07%,650℃之后变化缓慢，结合无添加和Fe2O3作用时的焦油变化，证明玉米秸秆成型颗粒的焦油主要产生在550℃之前，650℃之后增加较平缓。与无添加剂和添加Fe2O3时相比，Ca O作用下的焦炭产率最低，750℃时的焦炭产率为27%，较无添加和添加Fe2O3分别低26.57%和5.49%，热解气产生效果最好，产率为31.05%，较无添加时提高36.73%。表明Ca O的添加能显著加深热裂解程度，促进挥发分的产生，结合无添加剂和添加Fe2O3时的产物变化，Ca O对焦油的二次裂解反应影响不大，大大促进了热解焦炭中大分子的深度裂解，促进可冷凝与不可冷凝挥发分的产生，而热解气的产生主要来源于焦炭中大分子的深度裂解。综上，玉米秸秆成型颗粒的热解焦油主要在550℃之前产生，650℃之后基本不变，添加剂与玉米秸秆采用直接混合成型的方式，在热解过程中对玉米秸秆成型颗粒的一次热裂解反应有显著的促进作用，可提高热裂解程度[16]，提高热解气产率，但对焦油二次裂解反应的影响较小。添加剂在对玉米秸秆成型颗粒的原位催化中显著促进了热解气的产生，但对焦油的裂解效果较弱，其中Ca O对玉米秸秆成型颗粒催化效果较Fe2O3好。
本实验在自制的生物质热解实验平台上完成，热解平台最大热解升温速率和热解温度分别为40℃/min和1300℃，其热解工艺由生物质催化热解装置和热解产物收集装置组成。生物质热解装置主要包括管式加热炉、温度控制柜、自制热解反应器和收集装置，热解产物收集装置由硅胶管、玻璃导管、耐高温吸管、耐高温集气袋等组成，如图1所示。1.2.2 热解实验方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]热解过程的物料受热方式与热解气品质分析[J]. 刘心志,张后雷. 能源研究与利用. 2017(02)
[2]钙基催化吸收剂对玉米秸秆热解气化制氢特性的影响[J]. 李斌,韩旭,陈义龙,魏良元,杨海平,陈汉平. 农业机械学报. 2016(08)
[3]玉米秸秆棒状燃料热解过程和产物特征研究[J]. 杨华,黄丽,刘石彩,许伟,孙云娟,侯敏. 生物质化学工程. 2016(03)
[4]生物质棒状成型燃料的物理特性研究[J]. 杨华,刘石彩,赵佳平,陈庄星. 中南林业科技大学学报. 2015(02)
[5]高温移动床废轮胎与生物质直接热解制气性能研究[J]. 付烽,朱跃钊,范红途,高豪杰,杜杨,吴昊,朱震. 可再生能源. 2014(12)
[6]钙基吸附剂捕集生物质燃气中的二氧化碳[J]. 胡辉,邹妍晖,张海旭,程晖,李芳. 环境工程学报. 2013(02)
[7]生物质炭催化裂解焦油的实验研究[J]. 尤占平,由世俊,李宪莉,郝长生,焦永刚. 太阳能学报. 2011(05)
[8]温度对生物质热解产物有机结构的影响[J]. 肖瑞瑞,陈雪莉,周志杰,于广锁. 太阳能学报. 2010(04)
[9]生物质二次裂解制取氢气的研究[J]. 孟光范,赵保峰,张晓东,陈雷,许海朋,孙立. 太阳能学报. 2009(06)
[10]不同催化剂下玉米秸秆热解产物特性研究[J]. 张郑磊,柳丹,王晋权. 锅炉技术. 2008(06)
本文编号：3056890
【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(11)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Fe2O3作用下玉米秸秆成型颗粒的热解产物产率变化
玉米秸秆成型颗粒的热解产物产率在添加Ca O后的曲线变化如图5所示。添加Ca O后的焦油产率较添加时增加，且增加变化速率降低，在350～550℃和550～750℃这2个阶段的增加量分别为5.12%和2.07%,650℃之后变化缓慢，结合无添加和Fe2O3作用时的焦油变化，证明玉米秸秆成型颗粒的焦油主要产生在550℃之前，650℃之后增加较平缓。与无添加剂和添加Fe2O3时相比，Ca O作用下的焦炭产率最低，750℃时的焦炭产率为27%，较无添加和添加Fe2O3分别低26.57%和5.49%，热解气产生效果最好，产率为31.05%，较无添加时提高36.73%。表明Ca O的添加能显著加深热裂解程度，促进挥发分的产生，结合无添加剂和添加Fe2O3时的产物变化，Ca O对焦油的二次裂解反应影响不大，大大促进了热解焦炭中大分子的深度裂解，促进可冷凝与不可冷凝挥发分的产生，而热解气的产生主要来源于焦炭中大分子的深度裂解。综上，玉米秸秆成型颗粒的热解焦油主要在550℃之前产生，650℃之后基本不变，添加剂与玉米秸秆采用直接混合成型的方式，在热解过程中对玉米秸秆成型颗粒的一次热裂解反应有显著的促进作用，可提高热裂解程度[16]，提高热解气产率，但对焦油二次裂解反应的影响较小。添加剂在对玉米秸秆成型颗粒的原位催化中显著促进了热解气的产生，但对焦油的裂解效果较弱，其中Ca O对玉米秸秆成型颗粒催化效果较Fe2O3好。
本实验在自制的生物质热解实验平台上完成，热解平台最大热解升温速率和热解温度分别为40℃/min和1300℃，其热解工艺由生物质催化热解装置和热解产物收集装置组成。生物质热解装置主要包括管式加热炉、温度控制柜、自制热解反应器和收集装置，热解产物收集装置由硅胶管、玻璃导管、耐高温吸管、耐高温集气袋等组成，如图1所示。1.2.2 热解实验方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]热解过程的物料受热方式与热解气品质分析[J]. 刘心志,张后雷. 能源研究与利用. 2017(02)
[2]钙基催化吸收剂对玉米秸秆热解气化制氢特性的影响[J]. 李斌,韩旭,陈义龙,魏良元,杨海平,陈汉平. 农业机械学报. 2016(08)
[3]玉米秸秆棒状燃料热解过程和产物特征研究[J]. 杨华,黄丽,刘石彩,许伟,孙云娟,侯敏. 生物质化学工程. 2016(03)
[4]生物质棒状成型燃料的物理特性研究[J]. 杨华,刘石彩,赵佳平,陈庄星. 中南林业科技大学学报. 2015(02)
[5]高温移动床废轮胎与生物质直接热解制气性能研究[J]. 付烽,朱跃钊,范红途,高豪杰,杜杨,吴昊,朱震. 可再生能源. 2014(12)
[6]钙基吸附剂捕集生物质燃气中的二氧化碳[J]. 胡辉,邹妍晖,张海旭,程晖,李芳. 环境工程学报. 2013(02)
[7]生物质炭催化裂解焦油的实验研究[J]. 尤占平,由世俊,李宪莉,郝长生,焦永刚. 太阳能学报. 2011(05)
[8]温度对生物质热解产物有机结构的影响[J]. 肖瑞瑞,陈雪莉,周志杰,于广锁. 太阳能学报. 2010(04)
[9]生物质二次裂解制取氢气的研究[J]. 孟光范,赵保峰,张晓东,陈雷,许海朋,孙立. 太阳能学报. 2009(06)
[10]不同催化剂下玉米秸秆热解产物特性研究[J]. 张郑磊,柳丹,王晋权. 锅炉技术. 2008(06)
本文编号：3056890
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