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内构件固定床反应器中不同水分煤的热解特性

化工学报 2015年第7期66卷 2656-2663页

作者：胡二峰张纯武荣成付晓恒许光文中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

通过在有无内构件(传热板和中心集气管)固定床反应器中研究不同水分含量煤的热解特性,考察了两反应器中煤料的升温特性、热解产物分布、焦油品质以及气体产物组成和半焦热值。结果表明,内构件可以强化传热和调节热解产物在反应器内的流... 详细信息

通过在有无内构件(传热板和中心集气管)固定床反应器中研究不同水分含量煤的热解特性,考察了两反应器中煤料的升温特性、热解产物分布、焦油品质以及气体产物组成和半焦热值。结果表明,内构件可以强化传热和调节热解产物在反应器内的流动,相对无内构件反应器,有内构件反应器的反应时间缩短近一半。在有内构件反应器中,当煤水分增加,导致煤热解反应要求的时间延长,焦油中轻质组分(沸点低于360℃)含量明显升高,焦油收率先增加后降低,热解水和热解气产率升高,而无内构件反应器的热解产物无明显差异。当加热温度900℃时,煤水分从0.41%(本文中无特殊说明的均为质量分数)增加至11.68%,焦油产率从9.21%增长到10.74%;当煤水分增加到15.93%,焦油产量下降到10.26%。两反应器气体平均组成随水分增加的变化趋势相似,气体热值均随水分增加呈下降趋势。

关键词：煤热解内构件煤水分二次反应反应调控

间热径向流反应器料层厚度对煤热解特性的影响

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化工学报 2015年第2期66卷 738-745页

作者：胡二峰武荣成张纯郭二卫付晓恒许光文中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

考察了方形径向流固定床煤热解反应器中变化煤层厚度对料层升温速度及煤热解产物分布特性的影响。随着料层厚度增加,导致煤热解反应要求的时间增长,热解水和气的产率相应增加,焦油和半焦收率逐渐降低,但焦油中轻质组分(沸点低于360℃组... 详细信息

考察了方形径向流固定床煤热解反应器中变化煤层厚度对料层升温速度及煤热解产物分布特性的影响。随着料层厚度增加,导致煤热解反应要求的时间增长,热解水和气的产率相应增加,焦油和半焦收率逐渐降低,但焦油中轻质组分(沸点低于360℃组分)含量呈升高趋势,半焦和煤气热值稍许降低。如,加热壁温度900℃、从45 mm至105 mm增加煤料层厚度时,焦油产率从7.17%(质量,下同)下降到6.26%(相对干基煤),但焦油中的轻焦油组分含量则从67%升至72.7%,半焦产率由80.0%降至77.0%,热解水和煤气产率分别由6.96%和5.91%增至8.85%和7.90%,煤气热值则由24348.5 k J·m-3下降至20649.2 k J·m-3。所得半焦的热值径向上由高温侧向低温侧逐渐降低,煤料层越厚、热值降幅越大,而相同煤料层厚度处与加热壁平行的同一轴向平面上的半焦热值基本相同。针对研究的反应器,气相热解产物在反应器内沿径向(横向)由高温料层区向低温料层区流动。在该过程中伴随着热解产物对远离加热壁的低温煤料的传热、热解生成重质组分的冷凝和在煤/半焦颗粒表面的吸附截留,进而在低温料层进一步升高温度时发生二次裂解等物理化学过程。反应器内煤层厚度越大,上述各种伴随的物化作用越显著,从而明显影响煤料层的升温及热解特性。

关键词：煤热解径向流反应器料层厚度二次反应反应调控内构件移动床

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生物质与低阶煤共热解特性研究及其技术进展

太阳能学报 2021年第12期42卷 326-333页

作者：戴重阳田宜水胡二峰李沫杉马大朝邵思重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 农业农村部规划设计研究院农业农村部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125 广西大学资源环境与材料学院南宁530004

在阐述生物质与低阶煤单独热解和混合共热解过程的基础上,分析加热速率、温度、混合比例、生物质种类和粒径等参数对协同作用的影响。基于生物质与低阶煤热解技术的现状与最新进展,对间接与直接加热工艺在共热解上的应用进行综述。归纳... 详细信息

在阐述生物质与低阶煤单独热解和混合共热解过程的基础上,分析加热速率、温度、混合比例、生物质种类和粒径等参数对协同作用的影响。基于生物质与低阶煤热解技术的现状与最新进展,对间接与直接加热工艺在共热解上的应用进行综述。归纳生物质的供氢作用、碱金属的催化作用以及热解产物之间的相互作用使共热解产生协同作用以及红外与Aspen Plus软件等促进协同作用的建议,并提出共热解产物定向调控的反应机理与红外热解调控放大等相关展望。

关键词：生物质低阶煤焦油共热解协同作用红外热解

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煤泥絮团分选超净煤的试验研究

煤炭学报 2015年第8期40卷 1929-1935页

作者：王婕付晓恒胡二峰赵静冯致远王鹤中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

为探索处理动力煤选煤厂煤泥的新途径,以动力煤选煤厂煤泥为研究对象,分析了煤泥的性质、煤泥中矿物质的种类和嵌布特征,通过分步释放浮选试验考察了该煤泥的理论精煤产率和灰分,分析了煤泥经超细粉碎后分选超净煤的可行性。基于扩展DLV... 详细信息

为探索处理动力煤选煤厂煤泥的新途径,以动力煤选煤厂煤泥为研究对象,分析了煤泥的性质、煤泥中矿物质的种类和嵌布特征,通过分步释放浮选试验考察了该煤泥的理论精煤产率和灰分,分析了煤泥经超细粉碎后分选超净煤的可行性。基于扩展DLVO(EDLVO)理论,论证了絮团浮选前采取高剪切搅拌的必要性,研究了高速搅拌对颗粒和药剂之间的促进作用。采用絮团浮选方法,对超细粉碎后的煤泥进行了超净煤分选试验,探讨了高剪切搅拌叶轮线速度、搅拌时间、煤泥粒度和非极性油用量与分选效果的关系。试验结果表明,只有在高速搅拌的情况下超细粉碎后的煤泥颗粒才能形成絮团,并且在与药剂作用后,降低了需要输入的搅拌功耗;高速搅拌还可以促进药剂的分散,从而增加药剂与煤颗粒的碰撞概率;若要达到较好的絮团分选效果,需要一定程度的搅拌强度和适当的搅拌时间。当粉碎平均粒度为4.70μm、非极性油用量为135.24 kg/t、叶轮线速度为12.56 m/s、搅拌时间5 min时,分选出的超净煤灰分达到1.15%,产率为69.23%。

关键词：煤泥超净煤絮团浮选 EDLVO理论

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生物质热解气燃烧装置设计与燃烧特性试验

农业机械学报 2017年第12期48卷 299-305页

作者：姚宗路仉利赵立欣贾吉秀丛宏斌胡二峰农业部规划设计研究院农业部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125

针对目前生物质热解气中焦油去除困难、焦油能量难以利用等问题,结合现有燃气燃烧器相关技术,开展了生物质热解气直接燃烧技术研究与试验。燃烧器理论耗气量为2~5 m^3/h,通过理论计算确定了燃烧器参数,设计了卧式燃烧室并安装烟气催化... 详细信息

针对目前生物质热解气中焦油去除困难、焦油能量难以利用等问题,结合现有燃气燃烧器相关技术,开展了生物质热解气直接燃烧技术研究与试验。燃烧器理论耗气量为2~5 m^3/h,通过理论计算确定了燃烧器参数,设计了卧式燃烧室并安装烟气催化裂解装置及烟气检测装置,搭建了热解气燃烧试验平台,并对热解气的燃烧特性进行了试验研究。以花生壳为原料,在碳化温度500℃、滞留时间30 min的条件下进行连续热解碳化,产生的高温热解气直接通入燃烧设备。结果表明,燃烧设备性能较好,热解气燃烧过程稳定,燃烧效率达到98.5%,在催化剂的作用下,燃烧效率提高到98.9%,满足设计要求。

关键词：生物质热解气燃烧器直接燃烧催化燃烧排放特性

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厌氧消化残渣与低阶长焰煤共热解特性

农业工程学报 2022年第23期38卷 188-194页

作者：李晨浩田宜水胡二峰戴重阳李沫杉曾永福重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 农业农村部规划设计研究院农业农村部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125

为提高厌氧消化废弃物的能源效率和实现低阶煤的清洁高效利用,该研究通过采用长焰煤和木质纤维素生物质厌氧消化残渣(沼渣)共热解方法,利用热重分析仪、固定床热解反应器等考察长焰煤和沼渣的共热解特性,深入研究温度对等比例混合的长... 详细信息

为提高厌氧消化废弃物的能源效率和实现低阶煤的清洁高效利用,该研究通过采用长焰煤和木质纤维素生物质厌氧消化残渣(沼渣)共热解方法,利用热重分析仪、固定床热解反应器等考察长焰煤和沼渣的共热解特性,深入研究温度对等比例混合的长焰煤和沼渣共热解产物特性的影响。热重结果表明,长焰煤和沼渣实际热重曲线与计算曲线存在差异,二者共热解存在明显协同效应。共热解试验结果表明:随着温度的升高,热解焦油产率呈先增高后降低趋势。当温度从400℃增加到500℃时,焦油产率从9.23%增加到12.12%;进一步升到温度到700℃,焦油产率降低到9.30%。H_(2)、CO产率随着温度的升高先减少后增加,而CH_(4)产率随着温度先增加后降低,热解气体的热值在600℃达到最大值15.33 MJ/m^(3)。气质联用分析结果表明,600℃时的热解油中单、双环芳烃相对含量高,含氧较少,共热解油中的化合物由于协同效应的存在有明显的提质。厌氧消化残渣与长焰煤的共热解存在协同效应,能够提升焦油产率与芳构化能力,二者共热解产物质量油、气均有显著提升。

关键词：热解沼渣焦油长焰煤热解特性

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方形固定床反应器中料厚对热解特性的影响

现代化工 2015年第8期35卷 137-140页

作者：胡二峰李贞伟冯致远王鹤杨磊付晓恒中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

通过模拟常规固定床反应器内热解气体走向,设计了单侧加热方形反应器,在1个反应器内实现了考察不同厚度的热解特性。反应器内煤层厚度越大,二次裂解作用越显著,从而明显影响物料的升温及热解特性。试验结果表明,厚度增加会导致焦油产率... 详细信息

通过模拟常规固定床反应器内热解气体走向,设计了单侧加热方形反应器,在1个反应器内实现了考察不同厚度的热解特性。反应器内煤层厚度越大,二次裂解作用越显著,从而明显影响物料的升温及热解特性。试验结果表明,厚度增加会导致焦油产率和煤气热值降低,焦油中轻质组分(沸点低于360℃)质量分数增加。

关键词：煤热解单侧加热固定床煤厚度二次反应反应调控

沼渣热解动力学、热力学分析及热解产物特性研究

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太阳能学报 2022年第6期43卷 226-233页

作者：李沫杉田宜水胡二峰戴重阳李晨浩邵思重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 农业农村部规划设计研究院农业农村部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125

采用热重分析(TG)分析沼渣的热解特性,研究沼渣的热解动力学并计算指前因子A、焓变ΔH、吉布斯自由能ΔG、熵变ΔS等热力学参数。进一步考察温度对沼渣热解产物分布与性质的影响。其热解过程可分为3个失重阶段,其中第2阶段为主要失重阶... 详细信息

采用热重分析(TG)分析沼渣的热解特性,研究沼渣的热解动力学并计算指前因子A、焓变ΔH、吉布斯自由能ΔG、熵变ΔS等热力学参数。进一步考察温度对沼渣热解产物分布与性质的影响。其热解过程可分为3个失重阶段,其中第2阶段为主要失重阶段,采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法、Friedman法和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法计算的平均活化能分别为410.00、471.32和420.01 kJ/mol,热力学参数计算结果表明沼渣热解过程具有稳定的能量输出。沼渣热解油的产率随温度上升先增加后降低。气体产物的高位热值(HHV)从400℃时的6.82 MJ/Nm3增加到700℃时的8.54 MJ/Nm3。红外光谱(FTIR)、拉曼(Raman)光谱表明热解温度升高生物炭结构的有序性增加。

关键词：热力学热解动力学沼渣热解产物产物分析

热解温度对回转窑玉米秸秆热解产物理化特性的影响

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农业工程学报 2019年第11期35卷 233-238页

作者：胡二峰吴娟赵立欣孟海波姚宗路汤森农业农村部规划设计研究院农业农村部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125 生态环境部南京环境科学研究所南京210042 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093

针对北方农业秸秆废弃物产量巨大且无法全部还田导致丢弃和露天焚烧现象激增等问题,该文通过搭建小型回转窑生物质热解装置考察不同热解温度下秸秆热解特性,分析主要产物的产率、元素组成等理化特性指标。结果表明:回转窑内热解温度的... 详细信息

针对北方农业秸秆废弃物产量巨大且无法全部还田导致丢弃和露天焚烧现象激增等问题,该文通过搭建小型回转窑生物质热解装置考察不同热解温度下秸秆热解特性,分析主要产物的产率、元素组成等理化特性指标。结果表明:回转窑内热解温度的增加提高了热解液相产物产率和热解水产率,焦油产率呈先增加后降低趋势。与此同时,热解气总体积逐渐增加,H2含量和CH4含量也有所提高,生物炭产率和热值有所降低。当热解温度从400℃增加至700℃时,焦油产率从12.21%增加至21.70%;当温度进一步增加至800℃时,焦油产率降低至20.13%;相应的焦油热值从400℃时的19 974.0 kJ/kg逐渐增加到800℃时的21 710.0 kJ/kg。高热解温度加快热解过程中的热传递,加剧生物质大分子所含的羟基、羰基等含氧官能团的分解并促进挥发物的产生,进而提高了热解液体产物、热解水和焦油产率。过高的加热温度会加剧挥发分的二次反应,降低焦油产率;更多的含氧杂环结构会随着热解温度提高逐渐分解,因而焦油热值逐渐增加。生物炭产率随着温度增加逐渐降低,生物炭pH值和C/N比均逐渐增加,在兼顾生物炭产率和应用于炭基肥制备所需理化性质的同时需充分考虑热解温度影响。

关键词：温度热解秸秆回转窑