生物质与煤混合颗粒流化特性的实验研究

生物质与煤共热解特性研究摘要：选取一种典型生物质样品（棉秆），并将生物质样品与煤分别以1:9、3:7、5:5的质量比混合。

采用热重分析法，在相同升温速率下，对各样品进行热解实验，探讨了生物质与煤热解特性的差异以及它们共热解时生物质对煤热解过程的影响。

研究表明，生物质与煤的热解特性差异很大：生物质热解温度低，热解速度快，而煤相对热解速度慢，热解温度高；在生物质与煤混合热解时，总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征；随混煤中生物质比例的增加，热解温度降低，热解速度变快。

关键词：热重分析生物质煤热解共热解随着人们越来越关注化石能源的使用对生态环境的不利影响，生物质能源的利用份额逐年上升[1]。

但是，由于生物质分布分散、能量密度低、收集运输和预处理费用高、热值低、水分大、转化利用需要外热源等缺点[2]，使得单独利用生物质燃料的设备容量较小、投资费用较高、系统独立性差和效率低。

为了使生物质在较短期内实现大规模有效利用，并具有商业竞争力，生物质与煤混合燃烧和转化技术在现阶段是一种低成本、大规模利用生物质能源的可选方案。

1 生物质能的转化生物质的利用转化方式主要有直接燃烧、热化学转化和生物转化[3]。

热化学转化是指高温下将生物质转化为其它形式能量的转化技术，包括气化(在气体介质氧气、空气或蒸汽参与的情况下对生物质进行部分氧化而转化成气体燃料的过程)、热解(在没有气体介质氧气、空气或蒸汽参与的情况下，单纯利用热使生物质中的有机物质等发生热分解从而脱除挥发性物质，常温下为液态或气态，并形成固态的半焦或焦炭的过程)和直接液化(在高温高压和催化剂作用下从生物质中提取液化石油等)；生物转化法是指生物质在微生物的发酵作用下产生沼气、酒精等能源产品。

固体生物质的热解及其进一步转化是开发利用生物质能的有效途径之一。

在生物质热化学转化过程中，热解是一个重要的环节。

生物质形态各异，组成多为木质素、纤维素等难降解有机物，与矿物燃料不同，因此生物质热解过程是一个复杂的过程，影响生物质热解的运行参数有终端温度、加热速率、压力和滞留时间等[4]。

煤与生物质共热解工艺的研究进展摘要：热解是将固态原料转化为液体燃料、可燃气和焦的重要途径，是实现生物质资源清洁、高效利用的重要技术。

将生物质与煤混合共热解是生物质资源利用的重要方法，两者混合热解不仅有助于降低CO2的排放量，还能有效地解决能源短缺和环境污染带来的问题。

文章综述了煤与生物质共热解技术的研究进展，系统地介绍了共热解过程中煤与生物质的相互作用以及热解温度、混合比例、滞留时间、升温速率、矿物质成分、物料粒径和热解反应器类型等因素对热解过程的影响，并对煤与生物质共热解技术的发展前景进行了展望。

前言工业革命以来，化石资源的过度开发带来了资源短缺、环境污染、温室效应和全球气候变化等一系列问题[1]。

我们必须要加快能源结构体系的调整，加快可再生能源的开发、利用，以及实现资源的分级转化与梯级利用。

生物质是一种重要的可再生资源，具有与化石燃料相似的一些特性，能够部分替代化石能源，维持环境碳平衡，并具有较低的硫含量[2]。

生物质的利用不仅可以充分发挥农林废弃物等资源的价值、降低化石燃料的消耗，还可以降低燃料燃烧过程中污染物的排放量[3]。

与燃烧相比，热解能够实现生物质资源的高效、清洁利用，煤炭与生物质都可以通过热解的方式得到焦炭、热解气和焦油，并进一步合成化工原料，提取化工中间体[4]。

目前，对于煤和生物质单独热解气化方面的研究比较多。

Frau Caterina利用Sotacarrrbo型小规模气化炉对褐煤和木屑分别进行气化实验，当气化原料的进料速率同为24kwh时，获得的两种粗合成气的产率分别为79.67kg/h和23.32kg/h，热值分别为5.14MJ/kg和7.49MJ/kg[5]。

Li利用新型热解反应器对废木屑进行热解试验，在填料速率为300kg/h，热解温度为500℃的工况下产物中焦油、合成气和焦炭的含量(质量分数)分别为52.5％，27％和20.5％[6]。

相比于单独热解.煤与生物质的共热解不仅可以减少CO2，SOx和NOx的排放，减少因厌氧发酵而产生的NH3，H2S、氨基化合物和挥发性有机酸等化学成分的释放.而且可以改善生物质资源自身水分含量高、热值低和密度低等不利于单独热解的问题。

生物质与煤混烧过程中细微颗粒排放特性研究生物质与煤混烧可以利用生物质碳循环的优点，并适用于现有燃煤锅炉改造，有效地降低成本，提高燃烧效率，但是由于生物质相比于煤含有更高含量的碱金属，而这些碱金属矿物在燃烧过程中又极易发生气化从而造成燃烧后的设备安全及环境问题，如灰沉积及其腐蚀的加剧、飞灰颗粒物排放的环境危害等。

因此，合理全面的分析探讨生物质与煤混烧后细微颗粒物的形成与排放具有重要的科学与实际意义。

本论文主要通过在高温沉降炉和立式热天平炉上开展生物质与煤的混烧试验，分析不同试验条件下生物质与煤混烧时细微颗粒(PM₁₀)形成与排放的主要影响因素，研究不同生物质中生物化学组分的含量以及对PM₁₀排放的影响趋势，并深入探讨生物质中不同存在形式碱金属的迁移特性及其对混烧后细微颗粒生成与排放的作用规律。

本文研究的主要内容如下：试验工况对混烧PM₁₀排放特性的影响。

试验结果表明：不同种类的煤样与生物质混烧后生成的PM₁₀在其质量粒径分布上并无太大差异，且与单一原料燃烧时较为相似，均呈双峰分布。

生物质与煤混烧过程中，碱金属和元素S，Cl大部分富集在亚微米颗粒当中，并且主要以碱金属的氯酸盐和硫酸盐的形式存在。

随着氧气浓度的增加，亚微米颗粒（PM₁）与超微米颗粒物(PM_1-10)的排放浓度随之递增，但PM₁在PM₁₀中所占的比例却出现较大幅度的降低。

随着燃烧温度的升高，PM₁和PM_1-10排放上升，且PM₁的增长幅度较大。

生物质与煤混燃研究分析摘要:通过对生物质与煤混燃的研究方法、优势、燃烧特性以及研究结论的介绍,阐明充分开发生物质资源,进行生物质与煤共燃的研究对解决我国能源问题具有现实意义。

关键词:生物质;煤;混燃作为清洁的可再生能源,生物质能的利用已成为全世界的共识。

我国生物质资源丰富,生物质占一次能源总量的33% ,是仅次于煤的第二大能源。

同时,我国又是一个由于烧煤而引起的污染排放很严重的发展中国家,生物质被喻为即时利用的绿色煤炭,具有挥发分和炭活性高,N和S含量低,灰分低,与煤共燃可以降低其硫氧化物、氮氧化烟尘的含量.同时生物质燃烧过程具有CO2零排放的特点。

这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。

因此发展生物质与煤混合燃烧这种既能脱除污染,又能利用再生能源的廉价技术是非常适合中国国情的。

一、共燃的主要方式:(1)直接共燃:即直接将生物质混入煤中进行燃烧或生物质与煤使用不同的预处理装置与燃烧器。

(2)生物质焦炭与煤共燃:通过将生物质在300~400℃下热解,可以将生物质转化为高产率(60%~80%)的生物质焦炭,然后将生物质焦炭与煤共燃。

生物质与煤共燃燃烧性质的研究主要是利用热分析技术所得的TG-DTG曲线进行。

利用TG-DTG曲线可以方便的获取着火温度Th,最大燃烧速(dw/dt)max平均燃烧速度dw/dt)mean,燃尽温度Th等参数。

可以对一种煤和几种生物质以及它们以不同的比例所得的混合试样进行燃烧特性分析。

比如在STA409C型热综合分析仪上对各试样进行燃烧特性试验,工作气氛为N2和O2,流量分别为80ml/min、20ml/min ,升温速率为30℃/min ,温度变化范围为20~1200℃。

每个试样重量约5.0mg。

其数值根据自己的实验需要进行修改。

2 生物质与煤共燃的优势2.1 CO2等温室气体的减排由于生物质在燃烧过程中排放出的CO2与其生长过程中所吸收的一样多,所以生物质燃烧对空气CO2的净排放为零。

水稻秸秆与煤混合颗粒的流动特性的研究郭强，刘海峰，陈雪丽，李帅丹，郭小磊，龚新摘要在气流床气化炉内颗粒流动性是一个影响生物质与煤共利用关键因素。

本文研究水稻秸秆和煤的混合颗粒的流动特性。

结果表明：由于共混物的颗粒分离，豪斯纳比率无法表明流动能力。

两者的内摩擦角的正切和α（内摩擦角和休止角的平均值），共混物质量分数显示线性增加，二者增量几乎是相同的。

由此得出影响水稻秸秆颗粒形状两种角度的修正参数关键词：流量特性；混合颗粒；水稻秸秆；煤1 前言由于全球变暖的问题，生物质能源利用的经济适用（如秸秆，甘蔗，咖啡稻壳，木屑和稻壳）[1]。

生物质与煤共同使用，如共气化与燃烧，目前正在考虑作为减少温室气体排放的有效手段[1-3]。

近年来，各种各样的生物质与煤共利用技术，如固定床燃烧或气化，流化床燃烧或气化，煤粉燃烧和气流床气化，吸引了关注世界各地的[4]。

在中国，有丰富的秸秆和煤炭资源，与农村焚烧稻草容易造成环境污染。

因此，水稻秸秆和煤气流床气化将是一个有效的解决方案。

然而，Dai等人指出燃料制备、处理、存储、加工、送料、燃烧和气化行为，积灰和排放仍有许多问题尚未解决[4]。

显然，燃料的加工和处理的问题有在工业过程中的重要影响，特别是对煤粉系统。

同时，生物质颗粒是灵活的、有较大的纵横比和粗糙的表面，因此，本系统研究生物质与煤混合颗粒的流动特性。

粒状材料的研究有着悠久的历史。

然而，直到现在，许多这样的材料的现象，如“巴西果效应”，一直被称为20世纪30年代以来，还没有被完全理解，仍然吸引了很多研究者的关注。

Shinbrot和穆齐奥认为粒度偏析是由重物抬离床惯性引起的，允许更小的颗粒渗透到下面[5]。

burtally等人观察到自发分离的的混合物为细青铜和玻璃类似直径的球体，并认为分离机理是受到空气中的颗粒运动的影响[6]。

M bius等人报道，粒度偏析由粒子间隙影响[7]。

利用和库尔琴提出的方式确定颗粒的“temperature”[8]，其中的气体分子的随机运动定义为温度，研究了颗粒材料的统计特性。

煤炭转生物质颗粒调研报告煤炭转生物质颗粒调研报告一、调研背景近年来，人们对于环保和可持续发展关注度的提高，催生了生物质颗粒产业的发展。

生物质颗粒作为一种可再生能源，被广泛应用于工业和民生领域。

然而，我国目前主要以煤炭为能源，煤炭产业对环境的污染问题日益突出。

因此，将煤炭转化为生物质颗粒成为了一种解决煤炭能源污染问题的重要途径。

本次调研旨在深入了解煤炭转生物质颗粒的相关情况，为环保和绿色能源发展提供借鉴和支持。

二、调研内容1. 煤炭转生物质颗粒的定义和原理煤炭转生物质颗粒是指将煤炭作为原料，在一定的温度和压力下，通过化学反应将其转化为生物质颗粒燃料。

其原理是通过将煤炭中的碳、氢、氧等元素与生物质中的生物高分子聚合物进行反应，生成新的复合材料。

根据不同的工艺和设备，可以选择干法和湿法两种方法进行转化。

2. 煤炭转生物质颗粒的优势和挑战煤炭转生物质颗粒的优势主要体现在环保和能源利用效率方面。

转化后的生物质颗粒燃料具有低硫、低氮、低灰、低含水率等特点，减少了燃煤过程中的污染物排放。

此外，生物质颗粒燃料也具有高能量密度和易于储存、运输等特点，提高了能源利用效率。

然而，煤炭转生物质颗粒也面临着技术和经济上的挑战，如转化率、设备成本等。

3. 煤炭转生物质颗粒的应用领域煤炭转生物质颗粒广泛应用于热电联产、工业锅炉和家庭采暖等领域。

热电联产是其主要应用之一，通过将生物质颗粒燃料与发电机组相结合，实现热能和电能的产生。

此外，生物质颗粒燃料也被应用于工业锅炉和家庭采暖等领域，取代传统的煤炭燃料，减少环境污染。

三、调研结果通过对煤炭转生物质颗粒的调研，我们得出以下结论：1. 煤炭转生物质颗粒技术已经相对成熟，具备推广应用的基础。

2. 煤炭转生物质颗粒具有明显的环保效益，对于改善空气质量和减少污染物排放具有积极意义。

3. 煤炭转生物质颗粒在热电联产、工业锅炉和家庭采暖等领域有广泛应用前景，但需要进一步完善相应的产业链和政策支持。

生物质气化及生物质与煤共气化技术的研发与应用摘要：总结了生物质原料的特点及生物质单独气化的缺点；介绍了国内外生物质气化技术及生物质与煤共气化技术的研发与应用现状；分析了在此领域国内外的发展趋势与前景；概括了开展生物质与煤共气化技术研发的意义。

生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类。

与煤炭相比，生物质原料具有如下特点：①挥发分高而固定碳含量低。

煤炭的固定碳一般为60%左右；而生物质原料特别是秸秆类原料的固定碳在20%以下，挥发分却高达70%左右，是适合热解和气化的原料。

②原料中氧含量高，灰分含量低。

③热值明显低于煤炭，一般只相当于煤炭的1/2～2/3。

④低污染性。

一般生物质硫含量、氮含量低，燃烧过程中产生的SO2、NOx较低。

⑤可再生性。

因生物质生长过程中可吸收大气中的CO2，其CO2净排放量近似于零，可有效减少温室气体的排放。

⑥广泛的分布性。

生物质气化是生物质利用的重要途径之一。

生物质气化技术已有一百多年的发展历史，特别是近年来，对生物质气化技术的研究日趋活跃。

但生物质单独气化存在一些缺点。

首先，生物质的产生存在季节性，不能稳定供给；其次，由于生物质处理后形成的颗粒具有不规则性，在流化床气化炉内不易形成稳定的料层，需要添加一定量的惰性重组分床料如河砂、石英砂等；第三，生物质单独气化时生成较多的焦油，不仅降低了生物质的气化效率，而且对气化过程的稳定运行造成不利影响。

生物质与煤共气化不仅可以很好地弥补生物质单独气化的上述缺陷，同时在碳反应性、焦油形成和减少污染物排放等方面可能会发生协同作用。

1国外的研究与应用情况(1)生物质气化发电生物质气化及发电技术在发达国家已受到广泛重视，如美国、奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威和瑞典等国家生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。

美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位，美国建立的Battelle生物质气化发电示范工程代表生物质能利用的世界先进水平。

煤与生物质共气化的特性研究的开题报告【摘要】本文针对煤与生物质共气化的特性进行研究。

通过分析煤与生物质的组成、结构和热化学特性，探讨煤与生物质的共气化过程中出现的反应机理和产物特性。

利用实验方法，对煤与生物质共气化的反应过程进行模拟和实验，分析其产物组成和物理化学特性。

通过对实验数据和理论分析的比较，探讨煤与生物质共气化的机理和优化条件。

【关键词】煤；生物质；共气化；反应机理；产物特性【引言】煤炭是我国主要的能源之一，但是其开采和利用过程中产生的环境污染问题十分严重。

与此同时，生物质资源丰富，是一种可再生的能源。

煤与生物质共气化是一种将二者混合后进行热化学反应，以达到提高能源利用效率和减轻环境污染的目的的新型技术。

【研究目的】本文旨在探讨煤与生物质共气化的特性，包括反应机理、产物特性和优化条件等方面，为其发展和应用提供理论和实验依据。

【研究内容】本文拟采用以下方法进行研究：（1）分析煤与生物质的组成、结构和热化学特性，探讨其在共气化过程中的反应机理和产物特性。

（2）通过实验模拟和实验验证的方法，对煤与生物质的共气化反应过程进行研究，深化对反应机理和产物特性的认识。

（3）基于实验数据和理论分析，探讨煤与生物质共气化的优化条件，为其应用提供技术依据。

【研究方法】本文采用实验模拟和实验验证相结合的方法进行研究，主要包括以下步骤：（1）对煤和生物质的成分和结构等特性进行分析和实验验证。

（2）基于分析结果，通过实验方法进行煤与生物质共气化反应，探讨其反应机理和产物特性。

（3）根据实验结果和理论分析，探讨煤与生物质共气化的优化条件，并提出可行的技术方案。

【预期结果】本文将深入分析分析煤与生物质共气化的机理和产物特性，提取其优化技术条件，为其开发和应用提供理论和实验依据，同时为煤炭资源的可持续利用和环境保护作出贡献。

【研究意义】煤与生物质共气化是一种新型的热化学反应技术，在我国和世界范围内获得了广泛的关注。

本文将从理论和实验两个方面对其进行深入研究，对于进一步开发和利用该技术，推动我国能源结构的变革和优化具有重要意义。