生物质水煤浆制备及燃烧气化研究
水生植物和有机废液等作为量大面广的生物质废弃物，不仅造成严重的环境污染，而且导致很大的资源浪费。例如水葫芦等是我国典型的一种入侵水生植物，而棉籽黑液等是我国典型的一种化工厂废液，由于这些生物质废弃物资源量大而且含水量高，故用直接焚烧或化学消解等传统方法很难净化处理。如何()这些含水量高的生物质废弃物进行减量化、无害化和资源化利用，是一个棘手的技术难题。本文针对这些生物质废弃物含水量高的特点，提出将它们与煤粉配制成水煤浆燃料进行燃烧气化，不仅处理净化了这些生物质废弃物，而且回收了生物质能量，从而对节能减排、循环经济和低碳经济做出重要贡献。 本文利用水葫芦等生物质与煤或石油焦配制成水煤浆，探讨了生物质水煤浆的成浆性能，考察了不同种类的煤粉和石油焦对生物质成浆性能的影响规律。实验表明：将水葫芦等生物质与无烟煤或石油焦可以配制成性能良好的浆体燃料水葫芦的干重添加量可以达到无烟煤粉的7.27％左右，而水花生的干重添加量则可以达到无烟煤粉的14.5％左右。当水葫芦与金陵石油焦配制成浆体燃料时，水葫芦的干重添加量达到石油焦的6.54％左右。 本文研究了水葫芦生物质与贵州无烟煤配制成混合燃料的压力气化特性，分析了反应压力(0.1-4MPa)对于混合燃料与CO2共气化特性的影响规律。实验表明：随着水葫芦在混合燃料中的重量比例增加，在高温段中焦炭与CO2气化反应的活化能降低，故反应相同时间达到的气化转化率相应增大：同时焦炭气化的最大失重速率峰值减小，而峰值时间逐渐前移。 本文研究了从造纸黑液中提取出的木质素对于从粉煤灰中提取出的高碳粉制备成水煤浆的促进机理，发现利用高碳粉和木质素的干法制浆性能较好。当添加木质素为高碳粉空干基质量的1.7％时，最高成浆浓度为56.9％(剪切速率为100 S-1时的粘度为934 mPa.s)；当添加木质素为高碳粉空干基质量8.6％时，最高成浆浓度为57.9％(粘度为974 mPa.s)。利用3.2MW卧式炉对水碳浆进行了燃烧、结渣和污染物排放的中间实验，表明水碳浆作为一种新型再生燃料在锅炉上能够实现稳定着火燃烧，最高火焰温度达到1200-1300℃。 本文研究了棉籽黑液与黄陵煤粉配制成黑液水煤浆的成浆燃烧性能。实验表明：棉籽黑液比去离子水更有利于制备高浓度和低粘度的水煤浆。当表观粘度为1000 mPa·s时的最大成浆浓度为63.7％，原因是棉籽黑液中富舍的棉籽木质素和有机酸盐等具有表面活性剂功能。利用表明张力仪和SEM电镜等探讨了棉籽黑液的成浆机理。研究表明当棉籽黑液中固体生物质舍量增加时，棉籽黑液的表面张力逐渐降低，使黑液水煤浆的最大成浆浓度进一步提高。黑液水煤浆的着火温度和活化能明显低于煤粉，这是由于水分析出导致煤粉内部产生大量孔隙，并且煤粉表面粘结了许多棉籽生物质促进焦炭着火燃烧。
水煤浆;生物质;燃烧气化;水葫芦;棉籽黑液
浙江大学
硕士
工程热物理
程军;刘建忠
2011
中文
TQ534.4
148
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）