炉灶一体式民用生物质炊事炉的设计与性能测试

针对目前炉灶分离式民用生物质炊事炉存在热效率低、燃气输送管路复杂、焦油堵塞管路及污染环境等缺点,基于生物质热解气化原理,设计了一种炉灶一体式生物质炊事炉,并对该炉的气化性能和燃烧性能进行了测试.试验结果表明:一次供风流量的变化对H2和CO的影响较明显,当空气流量为0.80 m3/min时,气化效率可达63.6％,热值可达4 071.2 kJ/m3;灶头的二次风适宜流量为0.030 m3/min,可使该炉的热效率达36.3％,炊事火力强度达4.79 kW.     

生物质气化供气系统研制

1前言　　我国是一个农业大国,拥有丰富的生物质资源,仅秸秆等农业废弃物的年资源量就达7亿t左右。开发和利用生物质气化技术,将农业废弃物转化为清洁的气体能源,既可以提高中国广大农民的生活水平,又减少了由于直接焚烧所造成的环境污染。2生物质气化供气系统　　生物质气化供气系统主要由原料处理系统、生物质气化机组、储气系统、燃气输配系统和用户组成,其工艺流程如图1所示。现以设计产气量为200m3/h,储气柜容量300m3,供气户数200户(供居民炊事用气)的供气系统为例,对系统各组成部分进行说明。　　(1)原料处理系统　　气化供…     

秸秆直燃锅炉燃烧数值模拟

对某75 t/h秸秆层燃锅炉进行数值模拟并用现场实测数据加以验证。计算结果与实测结果基本吻合,较好地反映出实际炉排炉稻杆层燃特性。通过对炉排炉一次风各风室比例的调整计算表明,一次风风量比例对床层稻杆的燃烧具有重要影响。针对该模型和设计燃料,当一次风4个风室风量比例为0.22∶0.32∶0.34∶0.12时运行综合效果最佳。在保证燃料水分析出段和挥发分析出燃烧段所需风量时,适当增加焦炭燃烧段的供风量有利于缩短燃烧时间,降低底灰含碳量。     

中型流化床中二次风对生物质气化的影响

以空气为气化介质,在中型管式布风流化床(截面积300×300mm2,高5m)反应器上考察了二次风的加入(占一次风比例的0-40%)对生物质(木屑)气化效果、二次反应和焦油产率的影响。在进料量39kg/h,一次进风量50Nm3/h条件下进行。实验结果表明,加入二次风显著改变了碳转化率、气化效率和焦油产率,而对二次反应影响不大。得到最佳二次配风比为30%,此时,燃气低热值为5453kJ/m3,产气率、碳转化率和气化效率分别为2.46m3/ kg、97%和85%;焦油含量降低了约62.6%。     

打捆秸秆的燃烧特性和影响因素分析

利用自主设计的实验台研究生物质秸秆打捆燃料的燃烧特性和影响因素。实验结果表明:生物质秸秆打捆燃料的燃烧是由外向内进行的,燃烧过程经历水分蒸发、热解、燃烧和燃尽4个阶段;当给风量为70 m~3/h时,玉米秸秆打捆燃料着火锋面向下传播的速度比向上传播的速度快,内层传播的速度比外层传播的速度快,燃烧完全所需的时间较长;随着风量的增加,在给风量为90、110 m~3/h条件下,着火锋面向上传播的速度超过向下传播的速度,外层传播的速度超过内层传播的速度,着火锋面温度随着风量的增加而增大;继续增大风量,当给风量为130 m~3/h时,燃烧完全所需的时间最短,但着火锋面温度峰值有所下降;同在给风量90 m~3/h下,小麦秸秆打捆燃料由于内部较松散,其向上、向下、内层着火锋面传播速率和着火锋面温度均高于玉米秸秆打捆燃料。     

10 MW生物质气化耦合燃煤机组发电装置性能试验研究

某电厂生物质气化耦合燃煤机组发电项目于2018年9月8日完成72 h满负荷试运,项目主体是循环流化床气化耦合系统及附属设备,为评价该耦合系统的综合性能,进行了额定负荷下的产气率、气化效率、热效率及对燃煤机组煤耗影响等性能试验。试验结果表明:额定负荷下,生物质气化耦合系统以50%稻壳+50%秸秆作为原料时,燃料量为8. 61 t/h,产气率为2. 09 m~3/kg,气化效率为70. 53%,热效率为87. 65%;以100%稻壳作为原料时,燃料量为8. 57 t/h,产气率为2. 15 m~3/kg,气化效率为70. 04%,热效率为88. 12%;气化耦合系统在75%～110%负荷范围内可稳定运行;气化耦合系统额定负荷、燃煤机组维持600 MW负荷的情况下,投运气化耦合系统后,减少标煤量3 291 kg/h;气化耦合系统额定负荷、燃煤机组维持500 MW负荷的情况下,投运气化耦合系统后,减少标煤量3 122 kg/h。     

响应面法优化生物质基磁性固体酸催化玉米秸秆直接水解制备糠醛的研究

以获取玉米秸秆水解制备糠醛的最佳工艺条件为目的,研究在有机溶剂甲苯的存在下,以生物质基磁性固体酸作为催化剂,玉米秸秆为原料,利用Design-Expert.V8.0.6.1中的Response Surface模块设计4因素(萃取剂用量、催化剂用量、水解温度、水解时间)3水平的Box-Behnken试验,通过分光光度法测定水解液中糠醛得率,确定生物质基磁性固体酸催化玉米秸秆直接水解制备糠醛的最佳工艺条件。结果表明,通过Box-Behnken试验数据建立的二次多项式数学模型的P=0.00030.01,失拟项P=0.0010.01,达到极显著水平,校正决定系数R~2=0.9922,预测值与实验值具有很好的拟合度。通过二次回归模型得到生物质基磁性固体酸催化玉米秸秆直接水解制备糠醛的最佳工艺条件为:萃取剂用量25 mL,催化剂用量2.5 g(以1 g生物质原料为标准),水解温度158.8℃,水解时间4.1 h。在该条件下直接水解玉米秸秆所得糠醛得率为5.07%,预测值为5.08%,两者相差0.01%,模型拟合度好,重复性好;说明用此方法直接水解玉米秸秆制备糠醛是可行的。     

响应面法优化生物质基固体酸催化剂的制备

以获取生物质基固体酸催化剂制备的最佳工艺条件为目的,利用生物质玉米秸秆为原料,设计碳化时间、碳化温度、磺化时间、磺化温度四因素三水平Box-Behnken试验,通过催化剂催化水解玉米秸秆所得还原糖得率进行表征,采用响应面法确定玉米秸秆碳基固体酸催化剂的最佳制备工艺。结果表明,实验数据建立的二次多项式数学模型显著性极高(P0.0001),相关系数R2=0.9981,预测值与实验值具有很好的拟合度。通过二次回归模型得到玉米秸秆基固体酸催化剂制备的最佳工艺条件为:碳化温度548.78℃、碳化时间13.67 h、磺化温度120.82℃、磺化时间6.83 h。在此条件下获得的生物质碳基固体酸催化剂催化水解玉米秸秆所得还原糖的得率为7.978%,预测值为7.983%,二者相差0.005%;比其他固体酸催化剂催化水解纤维素所得还原糖得率可提高65%,说明用此模型来优化玉米秸秆基固体酸催化剂的制备工艺是可行的。     

660 MW超超临界二次再热燃煤锅炉运行特性试验研究

针对某660 MW超超临界二次再热旋流燃烧锅炉投产后锅炉燃烧均衡性较差,锅炉热效率和一、二次再热汽温偏低,NO_x排放质量浓度偏高等问题,通过改变O₂体积分数、煤粉细度、一次风量、外二次风挡板开度、异层燃烧器风量分配方式、燃尽风直流风水平摆角和燃尽风量等参数对其进行了性能优化试验研究。结果表明：通过提高O₂体积分数运行和磨煤机动态分离器转速,以及合理设置外二次风配风方式、燃尽风直流风水平摆角及燃尽风风门开度,有效降低了灰、渣碳质量分数和CO排放浓度,提高了一、二次再热蒸汽温度。在各影响因素中,同层煤粉燃烧器外二次风风门开度和燃尽风直流风水平摆角的配置,对锅炉燃烧均衡性的影响至关重要;运行O₂体积分数和燃尽风量大小对NO_x排放影响最大。通过综合优化调整,锅炉性能得到明显改善,各项主要性能参数均达到或优于设计值。     

某超超临界1000 MW锅炉生物质与煤粉混烧数值模拟及优化

文章以某电厂1 000 MW超超临界四角切圆煤粉锅炉为研究对象,研究了煤粉和生物质不同混烧比对炉膛内温度场、燃料燃尽率和渣量的影响。研究结果表明:在炉膛整体输入热量近似相同的情况下,随着混烧比的增加,炉内温度场无明显变化;混烧生物质后,出口处的可燃物含量比单独燃烧煤粉时要低,当混烧比为20%时,炉膛出口处的CO平均体积分数为0.06%,固体可燃物的含量为0.002 kg/m3;随着混烧比的增加,落入炉膛冷灰斗中的渣量逐渐增加,混烧比为20%的渣量比单独燃烧煤粉时增加了12倍。文章针对锅炉混烧煤粉与生物质时渣量过大的问题,进行了优化设计。优化方案一是将生物质投放在最上两层的制粉系统中进行燃烧;优化方案二是将二次风总风量的5%增加到托底二次风处,两种优化方案的渣量均降低了85%以上。