烘焙生物质快速热解过程中成焦特性和微观机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51876068
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0607.可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Torrefaction is one of the best pretreatment technologies for large-scale and high-value utilization of biomass fuel. Preliminary study showed that torrefaction had a great impact on the absolute char yield and char reactivity after high-temperature pyrolysis, endangering the subsequent thermochemistry utilizations. However, study related to the effects of torrefaction on the char characteristic during fast pyrolysis and its mechanism is few if not absent. This proposal utilize the typical biomass species, isolating the representative major components and controlling the concentrations of the inorganic constituents, systematically investigate the char characteristic and microscopic mechanism. The scopes include: investigating the effects of the biomass major component, inorganic constituents, torrefaction severity and pyrolysis conditions on the char yield and char reactivity, relating which to the transformation of the physicochemical characteristics of the char at different pyrolysis resident time; revealing the microscopic mechanism and reaction path of the torrefaction playing on the char characteristic; building up a multi-component pseudo-mechanistic model which can predict the effects of the torrefaction severity, the concentrations of the inorganic constituents on the char formation of the three major components of biomass under different pyrolysis condition; The result of this proposal can provide experimental data and theoretical guidance to the development and industrial application of the high-temperature chemical conversion of torrefied biomass.
烘焙是最佳的生物质燃料高值化预处理技术之一。初步研究表明烘焙对生物质高温热解的绝对焦产率和焦反应活性有很大的影响,直接影响到后续的热化学转化利用,而对烘焙生物质快速热解过程中成焦特性和烘焙作用机理的研究非常缺乏。项目针对典型的生物质原料,分离有代表性的有机组分和控制典型无机成分的浓度,系统开展生物质烘焙-热解过程成焦特性实验和微观机理研究,掌握烘焙热处理和无机成分对生物质各有机组分在不同热解过程焦产率和焦反应活性的作用规律;同时查明烘焙生物质快速热解过程中热解焦的物理/化学结构的演化规律,揭示烘焙预处理对热解成焦特性作用的微观本质和途径;最后构建能反映烘焙程度和无机成分对焦产率影响的生物质多组分热解反应准机理模型,预测生物质在不同的烘焙-热解条件下的焦产率,为指导烘焙工艺的优化以及烘焙生物质进一步高温热转化利用技术的发展提供实验和理论基础。

结项摘要

烘焙是最佳的生物质燃料高值化预处理技术之一,由于烘焙对生物质高温热解的绝对焦产率和焦反应活性有很大的影响,直接影响到后续的热化学转化利用,因此对烘焙生物质快速热解过程中成焦特性和烘焙作用机理的研究十分重要。本研究通过对生物质及其从主要组分(纤维素、半纤维素和木质素)进行实验研究,掌握烘焙预处理对生物质热解过程焦产率、焦反应性和焦物理化学结构等特性的作用规律;在此基础上,探明烘焙生物质及其热解焦的理化结构演化特性,从微观层面揭示烘焙生物质的热解焦形成路径和烘焙预处理对热解成焦特性的作用机制。并基于在高温、高升温速率下开展的烘焙生物质颗粒燃烧实验,建立了烘焙质量得率与焦产率间的关联模型、详细的脱挥发分(热解)模型、详细的焦转化分段模型;基于所建立的三个模型,分别能够实现对烘焙生物质热解焦产率的预测、对高温脱挥发分时间的预测以及对焦转化的总时间和颗粒收缩规律的预测。此外,本项目还构建45种南方典型木质生物质的燃料特性库,并通过实验获得了原木颗粒以及水洗、烘焙后木颗粒的高温焦燃烧特性及焦产率,以及TGA热重转化数据和燃烧、气化反应动力学参数。本项目为烘焙生物质的热解、燃烧/气化提供了一定的理论基础。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Effects of thermal conditions on char yield and char reactivity of woody biomass in stepwise pyrolysis
热条件对木质生物质逐步热解炭产率和炭反应活性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jaap.2018.12.026
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    JOURNAL OF ANALYTICAL AND APPLIED PYROLYSIS
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Jian Jie;Lu Zhimin;Yao Shunchun;Li Yunquan;Liu Zefan;Lang Bing;Chen Zebin
  • 通讯作者:
    Chen Zebin
Flame combustion of single wet-torrefied wood particle: Effects of pretreatment temperature and residence time
单个湿烘焙木颗粒的火焰燃烧:预处理温度和停留时间的影响
  • DOI:
    10.1016/j.fuel.2019.03.102
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Fuel
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Zhimin Lu;Xin Li;Jie Jian;Shunchun Yao
  • 通讯作者:
    Shunchun Yao
Application of laser induced breakdown spectroscopy for direct and quick determination of fuel property of woody biomass pellets
应用激光诱导击穿光谱直接快速测定木质生物质颗粒的燃料特性
  • DOI:
    10.1016/j.renene.2020.10.112
  • 发表时间:
    2021-02-01
  • 期刊:
    RENEWABLE ENERGY
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Lu, Zhimin;Chen, Xiaoxuan;Yao, Shunchun
  • 通讯作者:
    Yao, Shunchun
Optimizing quantitative analysis of solid biomass fuel property using Laser Induced Breakdown Spectroscopy(LIBS)coupled with kernel partial least squares(KPLS)model
利用激光诱导击穿光谱(LIBS)结合核偏最小二乘(KPLS)模型优化固体生物质燃料性质的定量分析
  • DOI:
    10.1039/d1ay01639c
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Analytical Methods
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Yuan Jiang;Zhimin Lu;Xiaoxuan Chen;Ziyu Yu;Huaiqing Qin;Jinzheng Chen;Jidong Lu;Shunchun Yao
  • 通讯作者:
    Shunchun Yao
Effect of gasification reactions on biomass char conversion under pulverized fuel combustion conditions
粉状燃料燃烧条件下气化反应对生物质焦转化的影响
  • DOI:
    10.1016/j.proci.2020.06.085
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE COMBUSTION INSTITUTE
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Luo Hao;Lu Zhimin;Jensen Peter Arendt;Glarborg Peter;Lin Weigang;Dam-Johansen Kim;Wu Hao
  • 通讯作者:
    Wu Hao

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其他文献

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    --
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  • 通讯作者:
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  • 期刊:
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    叶福南;姚顺春;陈耀荣;李峥辉;张向;沈跃良;卢志民
  • 通讯作者:
    卢志民

其他文献

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大颗粒生物质焦火焰炉燃烧反应活性与焦物理化学特性的关联研究
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大颗粒生物质焦火焰炉燃烧反应活性与焦物理化学特性的关联研究
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    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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