生物质热解影响因素及技术研究进展解析

生物质热解技术是我们对生物质能进行清洁利用的有效方式。随着当前社会生产力的发展,世界各国对于能源的需求越来越高,开发生物质能是有效解决当前能源不足问题的有效方式。本文就综述了生物质热解影响的因素,在此基础上,分析了国内外生物质热解技术研究发展的现状,最后对其发展趋势做出了展望。     

生物质与脱脂餐厨垃圾混烧对灰熔融特性的影响

为减少锅炉燃用餐厨垃圾和生物质混烧引起的结渣问题,分析了水稻秸秆(RS)、小麦秸秆(WS)和玉米秸秆(CS) 3种生物质对脱脂餐厨垃圾(KW)灰熔融特性的影响,在不同比例、不同制灰温度下制得灰样,利用灰熔点测试仪测定灰样的熔融特征温度,利用X射线荧光仪(XRF)和X射线衍射仪(XRD)测定分析灰样中矿物成分的变化。结果表明:生物质可以降低混合灰样的熔融温度; CS与KW和RS与KW混合灰样熔融温度降低的主要原因是莫来石与硅线石含量减少直至消失,同时白榴石含量的增加;而WS和KW的原因是硅线石含量的降低以及白榴石和钠长石含量的增加。随着制灰温度的增加,KW灰、WS灰和混合灰样的碱金属元素的含量降低,主要是高温条件下,碱金属挥发,并且混合灰样及KW在高温条件下还会有硅线石、莫来石出现。     

松木屑化学链气化制备合成气实验

生物质能源的开发与利用有助于缓解日益严重的能源危机与环境污染。在生物质能源的利用中,生物质化学链气化技术展现了较好的发展前景。以来源广泛、经济友好的赤铁矿为载体,在小型流化床反应器中进行了生物质化学链气化制备合成气实验研究,研究了O/C、水蒸气流速、反应温度对合成气产率的影响,同时进行生物质焦油分析和循环实验。结果表明:在O/C为0.2,水蒸气流量为0.15 mL/min,反应器温度为850℃时,6 g松木屑CO、CH_4、H_2产量分别为2.43,0.77,1.4 L。XRD结果表明:在水蒸气存在的条件下,赤铁矿的还原受到抑制,Fe_2O_3只能被转化为Fe_3O_4;多次循环后,赤铁矿比表面积由2.63 m~2/g变为1.35 m~2/g;SEM分析多次循环的赤铁矿发现,氧载体颗粒表面烧结现象明显。     

新疆燃煤电厂脱硝系统超低排放改造方案

目前新疆地区的燃煤电厂都在对现役机组进行超低排放改造,我国氮氧化物超低排放的标准要求不超过50 mg/m~3。以燃煤电厂的脱硝系统为研究对象,通过对全疆13家燃煤电厂脱硝系统的超低排放改造技术进行调查和分析,重点介绍目前疆内几种主流的脱硝系统超低排放改造的方式和原理,并提出脱硝系统改造后可能存在的一些问题,希望能够为后续燃煤电厂脱硝系统的超低排放改造提供参考。     

电厂冷却水培养核诱变微藻固定15％CO2

经~(60)Co-γ射线核辐射诱变、高盐度定向筛选和高浓度CO_2梯度驯化,获得了可耐受15%CO_2(体积分数)和海水盐度的核诱变小球藻固碳藻株。利用实际电厂循环冷却海水培养核诱变藻株固定模拟燃煤烟气15%CO_2,结果表明:核诱变藻株在加入了氮、磷营养盐的冷却海水中比生长速率可达1. 42/d,生物生产力可达0. 72 g/(L·d),与f/2海水培养基培养的核诱变藻株相比,分别提高了10%和28%。微藻固碳效率受盐度影响,核诱变藻株在电厂循环冷却海水中的固碳速率可达0. 68 g/(L·d),为同期f/2海水培养基条件下固碳速率的1. 9倍。PCA分析表明,15%CO_2条件下循环冷却海水各组分对微藻生长贡献基本相当。利用循环冷却海水培养微藻可有效固定煤电行业烟气中15%CO_2,为燃煤电厂废水废气资源化综合利用提供了新思路。     

生物质碳对土壤中微囊藻毒素生物有效性的影响

通过向土壤中添加水稻秸秆生物质碳（RSB）、玉米秸秆生物质碳（MSB）和鸡粪生物炭（CMB）来减少微囊藻毒素-LR（MC-LR）在生菜中的富集.结果表明,RSB、MSB和CMB在添加量为2%时,生菜叶片中MC-LR含量较空白分别降低了58.0%、49.5%和70.4%,使得每日估计摄入量降低到WHO的每日允许摄入量限值以下.CMB显著降低了土壤中MC-LR的总含量,而其他处理则无显著影响.3种生物质碳均显著降低了有效态MC-LR含量,且生菜根系和叶片中MC-LR的含量与土壤MC-LR有效态含量均呈显著正相关关系.所有添加生物质碳处理均对生菜生长无负面影响.     

玉米芯生物炭对污泥蚯蚓粪中微生物种群及ARGs的影响

较多的抗生素抗性基因（ARGs）积蓄于剩余污泥中降低了污泥蚯蚓粪的农用价值.为削减污泥蚯蚓粪中的ARGs,向污泥中分别添加1.25%和5%（质量比）的玉米芯生物炭（简称玉米芯炭）,以无添加为对照组,揭示玉米芯炭对污泥蚯蚓堆肥过程中微生物种群结构及ARGs的影响.结果表明：添加高含量玉米芯炭显著促进污泥有机质的矿化,提升蚯蚓堆肥产物的电导率和pH值（P<0.05）.同时,添加玉米芯炭能增加污泥蚯蚓粪中细菌16S rDNA和真核生物18S rDNA的丰度,且其丰度均与玉米芯炭添加量呈显著正相关性（P<0.05）.与对照组相比,高含量玉米芯炭污泥蚯蚓粪中变形菌门、拟杆菌门、放线菌门与浮霉菌门的相对丰度分别降低了11.8%、7.1%、33.3%和20%,但厚壁菌门的丰度显著增加了40%（P<0.05）.此外,添加玉米芯炭蚯蚓粪中大环内酯类抗性基因（ermF）和四环素类抗性基因（tetX）的绝对丰度较对照组分别显著降低了32%~45%和13%~31%（P<0.05）,但同时整合子基因（intI1）和磺胺类抗性基因（sul2）的丰度分别显著增加了47%~135%和9%~42%（P<0.05）.研究结果显示,添加玉米芯炭能增加污泥蚯蚓粪中微生物数量和种群多样性,加速有机质矿化,但对ARGs的削减具有选择性.     

调理剂对磷镉富集土壤中两种元素交互作用的影响

以磷镉富集的农业土壤（总Cd：0.94mg·kg^-1和全P：0.86g·kg^-1）为研究对象,按照湖北地区中稻生育期及至下茬作物播种期的时长进行室内培养试验,探究生物质炭（BC）、钙镁磷肥（CMP）和粉煤灰（FA）影响下土壤磷与镉的生物有效性、二者形态变化及其耦合作用效应.结果表明：①培养至140d时,添加调理剂处理土壤有效磷含量与未添加调理剂的对照土壤相比均显著增加,有效磷水平可达22.47~37.81mg·kg^-1,在不额外施用磷肥条件下可满足水稻最适生长需求,且添加BC处理的效果最佳.②供试土壤中的磷主要为无机正磷酸盐,且不同形态无机磷含量在调理剂作用下均有所提高,并随着时间土壤中固定态的O-P和Ca₁₀-P逐渐向活性较高的Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P和Fe-P形态转变.③添加调理剂处理土壤有效态Cd含量在对照处理基础上显著降低8.74%~17.48%,这与3种调理剂对土壤pH的提高作用相关联.与此同时,添加调理剂的处理与对照相比,可交换态Cd显著降低,碳酸盐结合态Cd和残渣态Cd均有所提高,这与土壤有机质在BC的促进效应下,其表面富含的活性基团能够与Cd²⁺吸附螯合有关.结果初步证明,3种调理剂均能实现供试磷镉富集土壤中磷活化和镉钝化的双重功能,并以生物质炭和钙镁磷肥效果为佳,其效果可覆盖整个水稻生长时段并可延续至其下茬作物播种期.     

微囊藻生物质性质对超临界水气化产氢的影响

微囊藻水华的常态化暴发致使每年产生大量难处理的高含水率废弃微囊藻生物质,超临界水气化技术可越过高能耗的脱水工艺实现其减量化、无害化处理及资源化利用。该文聚焦微囊藻生物质作为超临界水气化反应原料、在堆积及自然腐解条件下的初始含水率及腐解程度变化,明确生物质原料初始含水率及腐解程度等条件与超临界水气化产物的质量分布规律、产气产氢特性、以及能耗分析的作用关系。70%～96.15%范围内的含水率变化对微囊藻生物质SCWG产氢存在一定影响,在其脱水能耗允许程度内降低含水率能够有效改善处理效率及能源转化效率;微囊藻生物质15 d腐解程度时TOC约降低15%,而该阶段的产氢效率能够稳定维持在3.0 mol/kg左右。研究成果将为今后微囊藻生物质超临界水气化处理的高能效产业化应用提供必要的理论支撑依据。     

SO2-NO2-NH3-H2O四元反应体系中气溶胶的生成特性

通过烟雾箱实验,研究了SO₂-NO₂-NH₃-H₂O四元反应体系在气-粒转化过程中新形成颗粒物数浓度与粒径分布的变化.研究发现,SO₂-NO₂-NH₃-H₂O四元反应体系具有显著的成核能力,且其成核强度大,持续时间短.当SO₂、NO₂浓度为200mg/m³,NH₃浓度为12x10^-6时,反应体系的气溶胶总个数浓度在2min时达到峰值2.5x10⁶cm^-3.缺少任一种气体均会使气溶胶成核强度下降.SO₂、NO₂及NH₃浓度分别为0的工况下气溶胶总个数浓度峰值分别下降了41.0%、83.6%及98.5%.在电厂污染气体排放浓度区间内,NO₂对气溶胶生成影响大于SO₂.燃煤电厂控制NO_x排放浓度对改善烟囱出口气溶胶数浓度更有效.在实验基础上,对颗粒物成核特性进行拟合,反应体系在气-粒转化过程中产生的新颗粒物总个数浓度及中值粒径与气态前体物浓度线性相关;采用布朗团聚模型对气溶胶成核后的团聚过程总个数浓度及粒径变化进行模拟计算,根据给定的燃煤电厂SO₂、NO₂、NH₃排放浓度,给出预测气溶胶颗粒成核速率、粒径分布及总个数浓度变化的方法.