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生物质炭化热解气催化重整制取费-托合成气研究进展

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化工进展 2019年第S01期38卷 152-158页

作者：袁艳文赵立欣孟海波丛宏斌霍丽丽汤森农业农村部规划设计研究院

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... 详细信息

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。

关键词：生物质炭化热解气焦油催化重整费-托合成气

内加热连续式生物质炭化中试设备炭化温度优化试验

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农业工程学报 2015年第16期31卷 235-240页

作者：丛宏斌姚宗路赵立欣孟海波戴辰贾吉秀吴悠农业部规划设计研究院农村能源与环保研究所农业部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125

为分析内源加热与分段连续热解技术工艺条件下不同物料的热解炭化特性,探明炭化工艺参数对生物炭理化性质、生物炭得率及设备生产率的影响规律,以玉米秸秆、玉米芯和花生壳为原料,进行了设备生产工艺试验。试验结果表明,引风机转速为725... 详细信息

为分析内源加热与分段连续热解技术工艺条件下不同物料的热解炭化特性,探明炭化工艺参数对生物炭理化性质、生物炭得率及设备生产率的影响规律,以玉米秸秆、玉米芯和花生壳为原料,进行了设备生产工艺试验。试验结果表明,引风机转速为725 r/min,通过自动调节各进风口开度,使炉内负压维持在60 Pa左右时,不同炭化温度下的生物炭理化性质、设备生产率和生物炭得率均表现出较大差异,其中,固定碳含量和灰分等指标存在显著性差异（P〈0.05）,玉米秸秆对炭化工艺参数最敏感。通过多指标综合评价分析,结合生产实际,玉米秸秆、玉米芯和花生壳的推荐炭化温度分别为550~600、600~650和600~650℃。该研究可为内加热连续式生物质炭化设备的推广应用提供重要的技术支撑。

关键词：生物质温度优化生物炭设备工艺试验理化性质

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棉秆炭与生物质焦油混合成型及燃烧特性研究

太阳能学报 2022年第7期43卷 458-464页

作者：盛晨绪姚宗路赵立欣孟海波代敏怡丛宏斌农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所农业农村部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

为研究棉秆炭与生物质焦油混合成型及燃烧特性,以成型压力、成型温度和焦油添加量为试验因素,采用正交试验方法,开展成型条件对抗压强度、跌落强度、松弛密度及吸潮率影响规律的试验研究,并采用差热热重同步分析仪,分析棉秆炭、焦油混... 详细信息

为研究棉秆炭与生物质焦油混合成型及燃烧特性,以成型压力、成型温度和焦油添加量为试验因素,采用正交试验方法,开展成型条件对抗压强度、跌落强度、松弛密度及吸潮率影响规律的试验研究,并采用差热热重同步分析仪,分析棉秆炭、焦油混合试样燃烧特性。试验结果表明:最优成型工艺参数为成型压力8 kN、成型温度20℃、焦油添加量6%。棉秆炭与焦油混合试样的综合燃烧特性指数(28.86~24.21)×10^(-8)K^(-3)·min^(-2)随焦油添加量(0%~6%)的增加而逐渐减小,说明在棉秆炭中加入适量焦油制备成型炭可获得良好的成型及燃烧性能。

关键词：生物质成型燃烧棉秆炭焦油

生物质热解多联产在北方农村清洁供暖中的适用性评价

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农业工程学报 2018年第1期34卷 8-14页

作者：丛宏斌赵立欣孟海波姚宗路霍丽丽贾吉秀吴雨浓农业部规划设计研究院农村能源与环保研究所农业部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125

推进北方地区冬季清洁取暖,关系北方地区广大群众温暖过冬,关系雾霾天能不能减少。该文在总结中国北方农村地区采暖现状的基础上,阐释了清洁采暖的现实问题和基本需求。归纳梳理了生物质热解多联产的技术特征和主要多联产模式。在此基础... 详细信息

推进北方地区冬季清洁取暖,关系北方地区广大群众温暖过冬,关系雾霾天能不能减少。该文在总结中国北方农村地区采暖现状的基础上,阐释了清洁采暖的现实问题和基本需求。归纳梳理了生物质热解多联产的技术特征和主要多联产模式。在此基础上,提出了以生物质热解多联产技术为核心,适合中国北方农村地区清洁供暖的技术路径与应用模式,对各模式技术可行性、经济可行性和环境影响等进行了分析。研究结果表明,现有经济技术条件下,生物质热解多联产适用于北方地区农村清洁供暖,尤其适合优先示范推广以自然村或新型农村社区为单位的小型集中或分散供暖,200户左右的自然村供暖项目初投资一般不超过300万元,投资回收期为4~5 a。该研究为破解北方地区农村清洁取暖问题提供了新思路、新途径。

关键词：生物质供暖农村热解多联产适用性

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中国玉米秸秆草谷比及其资源时空分布特征

农业工程学报 2020年第21期36卷 227-234页

作者：霍丽丽赵立欣姚宗路贾吉秀赵亚男傅国浩丛宏斌中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所北京100125

针对玉米秸秆资源量及时空区域分布不清等问题,该研究分析9个典型省的玉米秸秆草谷比差异性,并基于草谷比实测值,评价近10a中国玉米秸秆资源量的时空变化情况,预测玉米秸秆的资源潜力。研究结果表明,玉米秸秆草谷比实测值为(0.84±0.23)... 详细信息

针对玉米秸秆资源量及时空区域分布不清等问题,该研究分析9个典型省的玉米秸秆草谷比差异性,并基于草谷比实测值,评价近10a中国玉米秸秆资源量的时空变化情况,预测玉米秸秆的资源潜力。研究结果表明,玉米秸秆草谷比实测值为(0.84±0.23),不同地区、不同品种草谷比差异显著,随着年份变化,玉米品种和种植方式在不断变化,草谷比逐年变小,从2009年1.2减小到2018年的0.84,估算2018年全国玉米秸秆理论资源量为2.16×10^8 t,比2009年仅增加3.9%。玉米秸秆东北和华北地区资源量最高,占50%以上,与2009年相比,东北、华北、西北地区资源量有所增加,华东、华中、西南、华南略有下降;单位面积玉米秸秆可收集资源量4.51t/hm^2,比2009年增加23%,东北地区最高,其次华北、华东和西北地区,然后是华中和西南地区,华南地区最低。预测2025年玉米秸秆的理论资源量为(2.53±0.58)×10^8 t,可收集资源量为(1.86±0.51)×10^8 t。研究为全国各个地区的秸秆合理规划利用提供基本参考数据。

关键词：秸秆资源评价谷物草谷比理论资源量可收集资源量时空变化

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兼吸式移动床生物质热解炭化装置设计与试验

农业机械学报 2024年第6期55卷 325-331,364页

作者：宋威孟海波陈明松王泽阳葛芸妤武继宁丛宏斌青岛农业大学机电工程学院青岛266109 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

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... 详细信息

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。

关键词：生物质热解炭化上下兼吸

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生物质热解影响因素及技术研究进展

农业工程学报 2018年第14期34卷 212-220页

作者：胡二峰赵立欣吴娟孟海波姚宗路丛宏斌吴雨浓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 环境保护部南京环境科学研究所南京210042

热解技术是实现农业生物质废弃物清洁利用的有效途径之一。该文概述了热解技术在农作物秸秆资源化利用中的应用,梳理介绍了生物质热解基本反应与过程和技术发展现状,探讨了制约生物质热解技术发展的主要问题,提出了开发低成本、高效率... 详细信息

热解技术是实现农业生物质废弃物清洁利用的有效途径之一。该文概述了热解技术在农作物秸秆资源化利用中的应用,梳理介绍了生物质热解基本反应与过程和技术发展现状,探讨了制约生物质热解技术发展的主要问题,提出了开发低成本、高效率多技术集成的外热式回转窑热解炭化技术的方法。结合该团队在的技术积累,针对玉米秸秆热解炭化技术需求,通过集成密封进料、连续热解、热解气/油回燃等技术,开发了连续热解炭化联产技术装备,并建成了500 kg/h热解炭气联产示范工程,验证了新工艺的可行性和先进性,展现了良好的技术应用前景,解决了连续热解设备作业稳定性差、换热效率低等问题,实现了北方地区秸秆资源化综合利用,对提高农业综合效益、改善农村生活品质具有重要意义。在前期研究结果的基础上,提出进一步深入研究定向调控热解产物的方法,为实现农村生物质多联产轻简化系统提供理论指导。

关键词：热解生物质废弃物反应过程技术现状

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生物质炭催化玉米秸秆热解气重整提质研究

农业工程学报 2019年第16期35卷 258-264页

作者：王敬茹姚宗路丛宏斌赵立欣马腾霍丽丽袁艳文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 黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319

为研究生物炭作催化剂消减焦油提高热解气品质的效果,以玉米秸秆为原料,以焦油转化率、热解气产率和热解气热值为评价指标,研究重整温度、停留时间和生物炭特性对热解气提质的影响,并分析生物炭作为催化剂重整前后比表面积的变化。研究... 详细信息

为研究生物炭作催化剂消减焦油提高热解气品质的效果,以玉米秸秆为原料,以焦油转化率、热解气产率和热解气热值为评价指标,研究重整温度、停留时间和生物炭特性对热解气提质的影响,并分析生物炭作为催化剂重整前后比表面积的变化。研究结果表明,与石英砂(高温裂解)相比,生物炭具有较好的催化特性,且稻壳炭、木屑炭和玉米秸秆炭对焦油的转化率分别为79.8%、78.6%、72.6%,热解气产率分别为39.7%、38.6%、37.9%。随着重整温度和停留时间的增加,热解气产率和焦油转化率增加,而热解气热值仅随着温度升高而增加,当温度为800℃时,热解气热值为17.6 MJ/m^3。800℃催化重整后生物炭比表面积为79.81 m^2/g,高于550℃热解生物炭比表面积37.96 m^2/g,生物炭作催化剂时不但可以提高热解气品质,而且生物炭比表面积也有所增加。

关键词：秸秆热解催化热解气生物炭耦合焦油催化重整

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玉米秸秆连续干馏条件下能量平衡分析

农业工程学报 2017年第7期33卷 206-212页

作者：丛宏斌赵立欣姚宗路孟海波贾吉秀李贤斌王雅君农业部规划设计研究院农村能源与环保研究所农业部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125

为分析外源加热与分段连续干馏技术工艺条件下的生物质热解特性,以玉米秸秆为原料,通过自行开发的生物质连续热解炭气油联产平台,开展了生物质连续干馏试验测试,分析了炭气油三态产物的理化性质、组分分布和受工艺参数影响的基本规律,... 详细信息

为分析外源加热与分段连续干馏技术工艺条件下的生物质热解特性,以玉米秸秆为原料,通过自行开发的生物质连续热解炭气油联产平台,开展了生物质连续干馏试验测试,分析了炭气油三态产物的理化性质、组分分布和受工艺参数影响的基本规律,并在此基础上进行了系统热量衡算和能量平衡分析。结果表明,连续热解条件下,玉米秸秆炭品质受物料在反应室的滞留时间影响大,滞留时间一般应不低于30 min,热解气热值可达到15~20 MJ/m^3,热解油组分极其复杂;玉米秸秆炭携带热量最多,约占产物总能量的47.88%,热解气占产物总能量的36.17%,木焦油和轻油分别占13.14%和1.74%;连续热解系统能耗比为0.97,能量回收率为75.7%。该研究可为外加热分段连续式生物质炭化设备的开发和推广应用提供重要的基础支撑。

关键词：秸秆热解能量平衡生物炭连续干馏