高固厌氧消化后的秸秆沼渣与褐煤共制备生物质型煤研究

收稿日期:２０１８￣０６￣２１修回日期:２０１８￣０７￣２３项目来源:国家自然科学基金青年项目(５１５０８５７２)作者简介:赵凯(１９７９－)ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ主要研究方向为生物质能开发利用ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｂｊ￣ｚｈａｏｋａｉ＠１６３.ｃｏｍ通信作者:李叶青ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｌｉｙｅｑｉｎｇｃｕｐ＠１２６.ｃｏｍ高固厌氧消化后的秸秆沼渣与褐煤共制备生物质型煤研究赵凯２ꎬ闫芳１ꎬ３ꎬ王祯欣１ꎬ浦鹏４ꎬ江皓１ꎬ周红军１ꎬ李叶青１(１.中国石油大学(北京)新能源研究院ꎬ生物燃气高值利用北京市重点实验室ꎬ北京１０２２４９ꎻ２.河北省新能源技术推广站ꎬ石家庄０５００２１ꎻ３.国电费县发电有限公司ꎬ山东费县２７３４００ꎻ４.北京长信绿源节能科技有限公司ꎬ北京１０１１１８)摘要:生物质是可再生能源ꎬ合理利用生物质资源ꎬ不仅可以实现二氧化碳减排ꎬ还可以产生能源ꎮ文章以高固厌氧消化(ＨＳ￣ＡＤ)后的秸秆沼渣和褐煤为研究对象ꎬ采用中心复合实验设计对影响沼渣型煤的工艺条件进行分析ꎬ最后对成型后的生物质型煤进行热重分析ꎬ以考察其作为燃料的燃烧特性ꎮ结果发现ꎬ如果对沼渣型煤的抗压强度要求为７００Ｎꎬ最优工艺条件为成型温度为１４５℃ꎬ沼渣含量为２３％ꎬ保压时间为１２０ｓꎮ热重研究发现ꎬ生物质型煤热解过程表现为４个阶段ꎬ在第３个阶段ꎬ生物质型煤发生大规模热解ꎬ其中沼渣型煤的质量减少量在２０％~３０％ꎬ玉米秸秆型煤的质量减少量在３０％~４０％ꎮ升温结束后ꎬ沼渣型煤和玉米秸秆型煤的质量减少量分别为３５％~４５％和４５％~５５％ꎮ生物质型煤热解过程为褐煤与生物质的分阶段热解过程ꎬ与生物质和褐煤单独热解相比ꎬ其特征温度有偏差ꎬ在热压处理后褐煤与生物质热解过程可能存在协同作用ꎬ有助于褐煤转化ꎮ关键词:高固厌氧消化ꎻ秸秆沼渣ꎻ褐煤ꎻ生物质型煤中图分类号:Ｓ２１６.４ꎻＴＱ５３６文献标志码:Ａ文章编号:１０００－１１６６(２０１９)０３－００６８－０７ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＢｉｏ￣ｂｒｉｑｕｅｔｔｅｆｒｏｍＬｉｇｎｉｔｅａｎｄＳｏｌｉｄＤｉｇｅｓｔａｔｅａｆｔｅｒＨｉｇｈＳｏｌｉｄＡｎａｅｒｏｂｉｃＤｉｇｅｓｔｉｏｎｏｆＣｏｒｎＳｔｏｖｅｒ/ＺＨＡＯＫａｉ２ꎬＹＡＮＦａｎｇ１ꎬ３ꎬＷＡＮＧＺｈｅｎ￣ｘｉｎ１ꎬＰＵＰｅｎｇ４ꎬＪＩＡＮＧＨａｏ１ꎬＺＨＯＵＨｏｎｇ￣ｊｕｎ１ꎬＬＩＹｅ￣ｑｉｎｇ１/(１.ＢｅｉｊｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｉｏｇａｓＵｐｇｒａｄｉｎｇＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎꎬＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｅｗＥｎｅｒｇｙꎬＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＢｅｉｊｉｎｇ(ＣＵＰＢ)ꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０２２４９ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＨｅｂｅｉＮｅｗＥｎｅｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｘｔｅｎｓｉｏｎＳｔａｔｉｏｎꎬＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００２１ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＧｕｏｄｉａｎＦｅｉｘｉａｎＰｏｗｅｒＣｏＬｔｄꎬＦｅｉｃｏｕｎｔｙ２７３４００ꎬＣｈｉｎａꎻ４.ＢｅｉｊｉｎｇＣｈａｎｇｘｉｎｇｒｅｅｎｓｏｕｒｃｅｅｎｅｒ￣ｇｙｓａｖｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏＬｔｄꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０１１１８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ｂｉｏｍａｓｓｉｓａｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙ.Ｒａｔｉｏｎａｌｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｍａｓｓｒｅｓｏｕｒｃｅｓｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｒｅｄｕｃｅｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｅ￣ｍｉｓｓｉｏｎｓꎬｂｕｔａｌｓｏｇｅｎｅｒａｔｅｅｎｅｒｇｙ.Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｓｏｌｉｄｄｉｇｅｓｔａｔｅｆｒｏｍｈｉｇｈｓｏｌｉｄａｎａｅｒｏｂｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎ(ＨＳ￣ＡＤ)ｏｆｃｏｒｎｓｔｏ￣ｖｅｒａｎｄｌｉｇｎｉｔｅｗｅｒｅｔａｋｅｎａｓｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓｔｏｐｒｏｄｕｃｅｂｉｏ￣ｂｒｉｑｕｅｔｔｅꎬｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｄｅ￣ｓｉｇｎｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｉｔｓｐｒｏｃｅｓｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓ.Ｔｈｅｔｈｅｒｍｏ￣ｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓｗａｓａｌｓｏｍａｄｅｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｉｏ￣ｂｒｉｑｕｅｔｔｅｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｉｔｓｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔꎬｉｆｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｂｉｏ￣ｂｒｉｑｕｅｔｔｅｗａｓｒｅｑｕｉｒｅｄｔｏｂｅ７００Ｎꎬｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗｅｒｅ:ｍｏｌｄｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ１４５ｏＣꎬｓｏｌｉｄｄｉｇｅｓｔａｔｅｃｏｎｔｅｎｔ２３％ꎬａｎｄｔｈｅｈｏｌｄｉｎｇｔｉｍｅ１２０ｓ.Ｔｈｅｒｍｏ￣ｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗ