食用菌废菌棒热解的产物分布与机理解析

张中玉, 王一迪, 王永康, 海浩, 陈坦, 王伟, 金军, 刘颖, 王英. 食用菌废菌棒热解的产物分布与机理解析[J]. 环境工程学报, 2019, 13(4): 1000-1008. doi: 10.12030/j.cjee.201810075
引用本文: 张中玉, 王一迪, 王永康, 海浩, 陈坦, 王伟, 金军, 刘颖, 王英. 食用菌废菌棒热解的产物分布与机理解析[J]. 环境工程学报, 2019, 13(4): 1000-1008. doi: 10.12030/j.cjee.201810075
ZHANG Zhongyu, WANG Yidi, WANG Yongkang, HAI Hao, CHEN Tan, WANG Wei, JIN Jun, LIU Ying, WANG Ying. Pyrolysis product distribution and mechanism analysis of edible fungi residue[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2019, 13(4): 1000-1008. doi: 10.12030/j.cjee.201810075
Citation: ZHANG Zhongyu, WANG Yidi, WANG Yongkang, HAI Hao, CHEN Tan, WANG Wei, JIN Jun, LIU Ying, WANG Ying. Pyrolysis product distribution and mechanism analysis of edible fungi residue[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2019, 13(4): 1000-1008. doi: 10.12030/j.cjee.201810075

食用菌废菌棒热解的产物分布与机理解析

  • 基金项目:

    国家自然科学基金资助项目51578312,41877188国家自然科学基金资助项目(51578312,41877188)

    中央民族大学校级中央高校基本科研业务费专项资金项目

Pyrolysis product distribution and mechanism analysis of edible fungi residue

  • Fund Project:
  • 摘要: 我国食用菌废菌棒产生量大,利用率低,对环境污染严重,需要妥善处理。为制备高品质能源,在500~800 ℃温度范围内快速热解废菌棒,分析产物特征,解析热解机理。热解温度从500 ℃上升到800 ℃时,废菌棒的热解气质量分数从18.44%上升到50.45%,焦油的质量分数从49.06%下降到23.72%,生物炭的质量分数维持在30%左右,废菌棒的质量减量化率超过2/3;同时,热解气中H2、CO、CH4含量均有上升,CO2含量下降;焦油组分向更稳定的苯系物转变;生物炭炭化效果增强。研究结果表明,700 ℃为最佳热解温度,经过120 s即可反应完全。高温可以破坏羟基的结构,使其发生脱氢反应,碳氢键较早断裂,伯碳和仲碳大量裂解并迁移至焦油和热解气中,羰基在高温下迅速断链。
  • 加载中
  • [1] 李玉. 中国食用菌产业的发展态势[J]. 食药用菌, 2011(1): 1-5.
    [2] 蹇守卫, 孙孟琪, 何桂海, 等. 生物质燃料高温燃烧过程中有害气体的排放[J]. 生态与农村环境学报, 2016, 32(5): 842-846.
    [3] 宋立杰, 陈善平. 我国垃圾堆肥生物处理现状及发展趋势分析[J]. 环境卫生工程, 2013, 21(1): 5-7.
    [4] GREENHALF C E, NOWAKOWSKI D J, HARMS A B, et al. A comparative study of straw, perennial grasses and hardwoods in terms of fast pyrolysis products[J]. Fuel, 2013, 108(11): 216-230.
    [5] AYSU T, KüC?üK M M. Biomass pyrolysis in a fixed-bed reactor: Effects of pyrolysis parameters on product yields and characterization of products[J]. Energy, 2014, 64: 1002-1025.
    [6] 杨华, 黄丽, 刘石彩, 等. 玉米秸秆棒状燃料热解过程和产物特征研究[J]. 生物质化学工程, 2016, 50(3): 13-20.
    [7] 杨宗仁, 李小亮, 边文. 生物质木屑热解特性研究[J]. 煤质技术, 2010(1): 43-45.
    [8] 李建新, 张剑波, 郑皎, 等. 秸秆快速热解动力学特性研究[J]. 热力发电, 2012(2): 27-31.
    [9] 张传佳, 李安心, 涂德浴. 水稻秸秆成型燃料热解特性试验研究[J]. 中国农业科技导报, 2017, 19(7): 95-100.
    [10] CHEN T, ZHOU Z Y, HAN R, et al. Adsorption of cadmium by biochar derived from municipal sewage sludge: Impact factors and adsorption mechanism[J]. Chemosphere, 2015, 134: 286-293.
    [11] 余维金, 应浩, 徐卫,等. 食用菌培养基废弃物热解研究[J]. 化工新型材料, 2015(10): 120-122.
    [12] 罗威威. 废菌棒的热解特性及动力学研究[J]. 工业锅炉, 2017(4): 8-11.
    [13] 李慧玲, 任俊莉, 王帅阳, 等. 农业废弃物转化成能源及高附加值化学品的研究进展[J]. 生物质化学工程, 2012, 46(6): 55-60.
    [14] 谭洪, 王树荣, 骆仲泱, 等. 生物质三组分热裂解行为的对比研究[J]. 燃料化学学报, 2006, 34(1): 61-65.
    [15] 辛善志. 基于组分的生物质热分解及交互作用机制研究[D]. 武汉: 华中科技大学, 2014.
    [16] YANG H P, YAN R, CHEN H P, et al. In-depth investigation of biomass pyrolysis based on three major components: Hemicellulose, cellulose and lignin[J]. Energy Fuels, 2006, 20(1): 388-393.
    [17] 陶飞, 刘丽娜, 王激扬, 等. 生物质废物热解过程中气相产物的生成及等离子体重整研究[J]. 环境工程, 2016, 34(4): 100-104.
    [18] CHEN T, ZHANG Y X, WANG H T, et al. Influence of pyrolysis temperature on characteristics and heavy metal adsorptive performance of biochar derived from municipal sewage sludge[J]. Bioresource Technology, 2014, 164(7): 47-54.
    [19] YUAN H R, LU T, ZHAO D D, et al. Influence of temperature on product distribution and biochar properties by municipal sludge pyrolysis[J]. Journal of Material Cycles & Waste Management, 2013, 15(3): 357-361.
    [20] FILIPPIS P D, PALMA L D, PETRUCCI E, et al. Production and characterization of adsorbent materials from sewage sludge by pyrolysis[J]. Chemical Engineering Transactions, 2013, 32: 205-210.
    [21] 闫志成, 许国仁, 李建政.污水污泥热解过程中有机物转化机理研究[J]. 黑龙江大学自然科学学报, 2017, 34(4): 450-458.
    [22] 姬爱民, 孙鑫, 于晓艳, 等. 城市污泥热解转化机理及经济性评价[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2016.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  2283
  • HTML全文浏览数:  2134
  • PDF下载数:  215
  • 施引文献:  0
出版历程
  • 刊出日期:  2019-04-15

食用菌废菌棒热解的产物分布与机理解析

  • 1. 中央民族大学生命与环境科学学院,北京 100081
  • 2. 东南大学能源与环境学院,南京 210096
  • 3. 清华大学环境学院,北京 100084
基金项目:

国家自然科学基金资助项目51578312,41877188国家自然科学基金资助项目(51578312,41877188)

中央民族大学校级中央高校基本科研业务费专项资金项目

摘要: 我国食用菌废菌棒产生量大,利用率低,对环境污染严重,需要妥善处理。为制备高品质能源,在500~800 ℃温度范围内快速热解废菌棒,分析产物特征,解析热解机理。热解温度从500 ℃上升到800 ℃时,废菌棒的热解气质量分数从18.44%上升到50.45%,焦油的质量分数从49.06%下降到23.72%,生物炭的质量分数维持在30%左右,废菌棒的质量减量化率超过2/3;同时,热解气中H2、CO、CH4含量均有上升,CO2含量下降;焦油组分向更稳定的苯系物转变;生物炭炭化效果增强。研究结果表明,700 ℃为最佳热解温度,经过120 s即可反应完全。高温可以破坏羟基的结构,使其发生脱氢反应,碳氢键较早断裂,伯碳和仲碳大量裂解并迁移至焦油和热解气中,羰基在高温下迅速断链。

English Abstract

参考文献 (22)

目录

/

返回文章
返回