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生物化学机械法制浆过程麦草废渣基棒状颗粒燃料的性能分析

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中国造纸 2024年第3期43卷 82-90页

作者：王月莹杨桂花林兆云王东兴赵玉刘刻峰邵学军陈嘉川齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室/制浆造纸科学与技术教育部重点实验室山东济南250353 山东世纪阳光纸业集团有限公司山东潍坊262400

为提高农业废弃物麦草全组分资源化利用效率,本研究将生物化学机械法制浆过程产生的麦草废渣和制浆废液进行混合,利用液压成形技术制备了麦草废渣基棒状颗粒燃料(简称颗粒燃料),探讨了麦渣粒径和废液添加量对颗粒燃料形貌、稳定性、物... 详细信息

为提高农业废弃物麦草全组分资源化利用效率,本研究将生物化学机械法制浆过程产生的麦草废渣和制浆废液进行混合,利用液压成形技术制备了麦草废渣基棒状颗粒燃料(简称颗粒燃料),探讨了麦渣粒径和废液添加量对颗粒燃料形貌、稳定性、物理性能和燃烧性能的影响。结果表明,颗粒燃料制备的较优工艺条件为:麦渣粒径范围[0.22,0.90)mm,制浆废液添加量36.31%。该条件下制备的颗粒燃料具有较好的稳定性、物理性能和燃烧性能,其松弛密度为1.50 g/cm^(3),抗跌碎性为99.94%,抗渗水性时间为105 min,横向抗压强度为75.1 MPa,径向抗压强度为1.53 MPa,热值为11 715 J/g,燃烧时间可达99 s。

关键词：麦草废渣制浆废液液压成形颗粒燃料

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蒸汽爆破对木质纤维素高值化利用的研究进展

生物技术通报 2024年第5期40卷 23-37页

作者：武威马秋刚朱选王健广东海大集团股份有限公司广州511400 中国农业大学动物科学技术学院动物营养学国家重点实验室北京100193

木质纤维素生物质是一种量大面广且廉价易得的可再生资源,已逐步实现由生物质向生物燃料、饲料原料和其他附加值产品的开发及应用,这样的高值转化与综合利用成为“走绿色发展道路、构建绿色生产体系”的重要部分。然而,木质纤维素的天... 详细信息

木质纤维素生物质是一种量大面广且廉价易得的可再生资源,已逐步实现由生物质向生物燃料、饲料原料和其他附加值产品的开发及应用,这样的高值转化与综合利用成为“走绿色发展道路、构建绿色生产体系”的重要部分。然而,木质纤维素的天然抗降解屏障及其独特的理化性质,纤维素-半纤维素-木质素三大组分的刚性网络一直是高效转化的瓶颈所在,合理有效的预处理技术则是资源化进程的关键步骤。本文落脚于木质纤维素生物质的基本组成和结构特性分析,在总结物理法、化学法、生物法等传统预处理方法优劣势的基础上,着重阐述了蒸汽爆破的发展历程、加工类型、适用范围、工作原理、反应阶段、技术特点、影响因素、主要参数和可能的副产物效应等,以及在生物质的纤维改性、结构变化、溶解特性、低聚糖制备、活性成分提取与反刍饲料化利用层面的研究进展。此外,还指出蒸汽爆破辅以真菌、细菌为主的微生物发酵,以及糖酶外源添加的后处理流程的发展趋势。最后,归纳了蒸汽爆破在未来商业化、工业化和规模化生产推广中可能面临的困难和挑战,分析提出相应的突破点和解决策略。并就蒸汽爆破技术对常见副产物类型饲料原料的降解效果,及其在单胃动物日粮中的合理应用进行展望,以期为该技术对生物质资源的开发、增值、饲料化应用的诸多潜能提供新思路和技术指导。

关键词：木质纤维素生物质预处理蒸汽爆破后处理流程抗降解屏障纤维改性饲料化

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大型燃煤发电机组低碳技术进展

煤炭学报 2024年第2期49卷 1052-1066页

作者：谭厚章王学斌杨富鑫邓双辉阮仁晖西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室陕西西安710049

当前我国碳排放总量约110亿t,其中约40%的CO_(2)由燃煤机组产生,如何降低燃煤发电机组的碳排放是实现双碳目标的关键。针对燃煤发电机组大规模减碳技术,重点介绍低碳/零碳燃料替代技术(生物质、污泥、氢/氨等)和CCUS技术的研究进展:燃... 详细信息

当前我国碳排放总量约110亿t,其中约40%的CO_(2)由燃煤机组产生,如何降低燃煤发电机组的碳排放是实现双碳目标的关键。针对燃煤发电机组大规模减碳技术,重点介绍低碳/零碳燃料替代技术(生物质、污泥、氢/氨等)和CCUS技术的研究进展:燃煤电厂耦合生物质包括直接耦合和间接耦合,但均受制于生物质原料供应和价格,生物质“种植—收割—转运—储存—预处理—燃烧”全链条控制掺烧模式可有效解决上述问题。660 MW机组掺烧试验表明,CO_(2)排放可减少77.25万t/a;市政污泥含水率高达80%,进入锅炉前需干化处理,目前蒸汽或烟气干化均存在投资运行成本高、干化后的污泥水分较大且有臭气等问题,导致掺烧比例一般低于8%。基于生物质热源的污泥炭化技术可直接在污水厂生产无臭污泥炭,热值达10.26 MJ/kg左右,电厂掺烧比例可提高至20%~30%;掺烧氢/氨燃料需解决大比例掺烧下氨逃逸和NOx排放问题,国内已开展皖能集团300 MW和国家能源集团600 MW氨煤掺烧实验,通过燃烧调控可在NOx排放略微增加的情况下实现较高的NH3燃烬率,但商业化推广还受制于氢/氨成本;燃烧前脱碳技术(IGCC电站)的商业化运行案例极为有限,由于高居不下的成本,国外多个示范项目均已停运,推动该技术商业化需解决建设成本、发电成本和设备可靠性等问题。燃烧中碳捕集包括富氧燃烧和化学链燃烧,由于空分、再循环等过程能耗,常压富氧发电效率比空气燃烧低8%~12%,从常压富氧到加压富氧可进一步提高净发电效率;我国已建成全球最大的4 MW化学链燃烧示范装置,该技术也有望应用于气化领域;燃烧后碳捕集目前以溶液吸收技术为主,固体吸附技术的再生能耗更低,但大规模商业化需要继续降低能耗和成本。

关键词：燃煤机组 CO_(2) 低碳/零碳燃料 CCUS

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生物质循环流化床机组协调系统模型研究

动力工程学报 2024年第2期44卷 292-300页

作者：高明明刘博通张洪福王亚柯岳光溪华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 国家能源集团新能源技术研究院有限公司北京102209 华能新能源股份有限公司北京100036 清华大学能源与动力工程系北京100084

针对生物质循环流化床(CFB)机组,通过机理分析,研究了生物质燃烧的动态过程,建立了生物质CFB锅炉燃料侧燃烧模型。通过能量守恒,确定了生物质CFB机组汽水侧和汽机侧主要参数之间的函数关系,建立了负荷控制系统模型。基于某30 MW生物质CF... 详细信息

针对生物质循环流化床(CFB)机组,通过机理分析,研究了生物质燃烧的动态过程,建立了生物质CFB锅炉燃料侧燃烧模型。通过能量守恒,确定了生物质CFB机组汽水侧和汽机侧主要参数之间的函数关系,建立了负荷控制系统模型。基于某30 MW生物质CFB机组实际运行数据,通过稳态工况推导、回归分析和遗传算法辨识了模型的参数和函数关系,在Simulink软件平台验证了模型的结果并进行了模型阶跃试验。结果表明:模型的输出与实际数据能较好地吻合,主蒸汽压力、负荷的平均相对误差均在4%以内,阶跃响应符合实际经验,证明建立的模型能够反映机组的动态特性。

关键词：生物质循环流化床协调系统动态模型

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木质生物质直接还原硫酸渣中的赤铁矿

洁净煤技术 2024年第S1期30卷 177-183页

作者：胡国涛杨晓健王毅斌冯敬武林翅郑春莉谭厚章瓮福(集团)有限责任公司西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室

生物质作为一种可再生的零碳燃料，可以替代煤基还原剂，在还原含铁氧化物方面具有一定潜力。本文主要考察了不同温度、添加Na2CO3对生物质还原焙烧硫酸渣中赤铁矿演变行为的影响，以及生物质气炭产物特性变化。结果表明：不同温度下生... 详细信息

生物质作为一种可再生的零碳燃料，可以替代煤基还原剂，在还原含铁氧化物方面具有一定潜力。本文主要考察了不同温度、添加Na2CO3对生物质还原焙烧硫酸渣中赤铁矿演变行为的影响，以及生物质气炭产物特性变化。结果表明：不同温度下生物质还原赤铁矿的反应路径为赤铁矿→磁铁矿+碳化铁，还原温度升高容易导致焙烧产物中生成硅铁铝合金相；700℃为最佳还原温度，还原产物中折算Fe2O3质量分数提高了约20%；添加Na2CO3不仅能够通过与石英结合转变为可溶性硅酸钠盐，而且能够促进方铁矿和碳化硅的生成；还原反应后，生物质炭表面的平均孔径变小，比表面积变大，生物质产气中可燃气体体积有轻微改变。

关键词：生物质还原硫酸渣赤铁矿

煤粉锅炉大比例直燃耦合生物质的影响研究及工程应用

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洁净煤技术 2024年第S2期 237-242页

作者：刘光鹏曾洁冉燊铭李小荣张秀昌郭光亮清洁燃烧与烟气净化四川省重点实验室东方电气集团东方锅炉股份有限公司

生物质作为一种重要的清洁能源，将它与煤掺烧或纯烧，有利于减少CO2排放。通过计算660 MW超临界对冲燃煤锅炉分别耦合小麦、玉米、水稻、芦竹和木头等5种生物质（耦合比例0～50%）,并结合某一锅炉机组直燃耦合生物质的试验数据，分析... 详细信息

生物质作为一种重要的清洁能源，将它与煤掺烧或纯烧，有利于减少CO2排放。通过计算660 MW超临界对冲燃煤锅炉分别耦合小麦、玉米、水稻、芦竹和木头等5种生物质（耦合比例0～50%）,并结合某一锅炉机组直燃耦合生物质的试验数据，分析耦合燃烧后对锅炉运行参数的影响规律，包括对烟气量、理论燃烧温度、炉膛出口烟温、空预器出口烟温、污染物排放、飞灰可燃物以及锅炉效率的影响。结果表明，掺烧小麦秸秆、玉米秸秆及芦竹时产生的烟气量增加，理论燃烧温度降低，而掺烧水稻和木头时的变化趋势相反。当芦竹掺烧比例达到50%时，烟气量增加了8.87%,可能需要对原引风机系统进行改造。掺烧芦竹时理论燃烧温度下降了146℃,掺烧水稻和木头时理论燃烧温度分别增加了48、54℃。因此，芦竹更适用于高温腐蚀严重的高硫煤锅炉，水稻和木头更适用于未燃尽碳损失较大的贫煤或无烟煤锅炉。随着生物质耦合比例的增加，炉膛出口烟温下降，但下降幅度不明显，其中耦合木头时下降最快，掺烧50%时仅下降了17℃。由于进入空预器换热的冷风变少，因此空预器出口烟温升高了19～38℃、锅炉热效率下降了1.18%～2.5%,在保证安全的情况下，应尽可能提高生物质的输送风温。生物质中硫的质量分数低，耦合燃烧后SO2排放减少，但NOx排放与燃料成分、炉膛氧量以及燃烧组织方式有关，改造时需根据锅炉具体情况选择生物质的送入位置。可通过锅炉燃烧系统优化、受热面改造、余热利用等措施，来适应燃煤锅炉大比例直燃耦合生物质的需求。当掺烧40 t/h的生物质燃料时，每年预计可减排27万tCO2。

关键词：生物质煤粉锅炉耦合发电影响研究工程应用

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燃料乙醇炼制系统优化与碳减排研究进展

可再生能源 2024年第3期42卷 285-292页

作者：张欢欢王圆圆阎振丽杜朝军赵子高陈玉洁常春郑州大学化工学院河南郑州450001 车用生物燃料技术国家重点实验室河南南阳473000 南阳理工学院郑州大学南阳研究院河南南阳473004 河南省杰出外籍科学家工作室河南郑州450001

生物质是丰富可再生的碳源,以糖、淀粉、秸秆纤维素或其他生物质原料高效生产燃料乙醇,可减少化石能源的需求,其中以木质纤维素为原料的第二代燃料乙醇具有广阔的发展前景。与化石能源相比,燃料乙醇具有环保、经济、可再生的优势,但其... 详细信息

生物质是丰富可再生的碳源,以糖、淀粉、秸秆纤维素或其他生物质原料高效生产燃料乙醇,可减少化石能源的需求,其中以木质纤维素为原料的第二代燃料乙醇具有广阔的发展前景。与化石能源相比,燃料乙醇具有环保、经济、可再生的优势,但其在生产工艺技术、经济效益和环境影响等方面仍需要深入研究。近年来,通过开展燃料乙醇炼制系统优化及全生命周期分析研究,有力地促进了燃料乙醇技术进步,推动了燃料乙醇碳减排相关研究。文章主要论述了近年来燃料乙醇生产技术的发展,重点对燃料乙醇系统的模拟优化和碳减排研究进展进行了总结,并对燃料乙醇发展趋势进行了展望,以期为燃料乙醇的可持续发展提供参考。

关键词：燃料乙醇生物质碳排放生命周期分析

木质纤维素基平台化合物催化转化制备液体燃料及燃料添加剂

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化工学报 2015年第8期66卷 2784-2794页

作者：朱晨杰杜风光应汉杰欧阳平凯南京工业大学生物与制药工程学院江苏南京211816 天冠集团车用生物燃料技术国家重点实验室河南南阳473000

随着不可再生的石化资源的不断消耗以及生态环境的不断恶化,可再生资源和能源的开发和利用受到越来越多的重视。木质纤维素是地球上最丰富的可再生生物质资源,蕴藏量和产量巨大,具有广阔的开发利用前景。本文在介绍国内外木质纤维素资... 详细信息

随着不可再生的石化资源的不断消耗以及生态环境的不断恶化,可再生资源和能源的开发和利用受到越来越多的重视。木质纤维素是地球上最丰富的可再生生物质资源,蕴藏量和产量巨大,具有广阔的开发利用前景。本文在介绍国内外木质纤维素资源开发利用研究的基础上,结合当今世界生物质能领域的研发现状,分别概述了经由呋喃类化合物及乙酰丙酸等木质纤维素基平台化合物分子,制备液体燃料和燃料添加剂的最新研究进展。在总结归纳合成途径的同时,分析了现阶段面临的主要问题及可能的解决办法,以期能为木质纤维素类生物质能源化利用的研究提供有益的参考与借鉴。

关键词：生物能源生物燃料生物质木质纤维素平台化合物

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“镉米”生物能源化过程中Cd的迁移途径

环境工程学报 2016年第5期10卷 2465-2470页

作者：王奇王林风闫德冉高楠方理想刘乐河南天冠企业集团有限公司车用生物燃料技术国家重点实验室南阳473000

镉属于环境中持久性污染物,毒性大,对环境及人类造成严重危害,＂镉米＂事件已引起了对环境镉污染尤其是土壤镉污染的高度关注。利用镉米生产酒精不但能为企业能源生产提供新的原料来源,而且可解决有害大米的出路问题。通过摇瓶和UASB厌... 详细信息

镉属于环境中持久性污染物,毒性大,对环境及人类造成严重危害,＂镉米＂事件已引起了对环境镉污染尤其是土壤镉污染的高度关注。利用镉米生产酒精不但能为企业能源生产提供新的原料来源,而且可解决有害大米的出路问题。通过摇瓶和UASB厌氧反应器实验,重点研究了Cd2＋在厌氧处理过程中的迁移途径。结果表明,90%以上的Cd2＋主要以微溶的形式富集于厌氧污泥里。厌氧泥离心分离：泥中镉浓度为0.35～0.40 mg/kg,水中镉浓度低于0.025 mg/kg。厌氧出水镉浓度在0.010～0.015 mg/kg,可以实现达标排放。出水VFA基本维持在300～500 mg/L,COD的去除率达65%～80%。实验结果可为镉米能源化利用提供一定的理论依据和技术支撑。

关键词：重金属镉大米生物能源甲烷