生物质流态化催化气化技术工程化研究

在研究开发的内循环锥形流态化气化炉内。对稻草、麦草等软秸秆物料粉碎后，或者直接使用木屑等细粉状原料，进行了热解气化和催化气化的工程化应用试验研究。研究结果表明：气化反应在600—820℃的一个较宽温度范围内，均能稳定连续运行。麦草原料气化所产生的煤气热值比稻草和稻壳都高，其热值可达7716kJ／m^3。木屑气化所产生煤气热值最高则达9064kJ／m^3，远远高于一般生物质气化煤气。对流化床气化来讲，即使在非催化气化条件下，其气化产生的煤气热值比采用下吸式气化炉产生的煤气热值提高40%左右，并且气化温度较固定床(上吸式、下吸式)气化炉低。同时进行的催化气化试验发现，催化剂CaO能明显提高煤气热值、降低CO组分，Na2CO3催化气化能提高气体H2的含量。在800℃试验时，添加催化剂能明显提高气体的热值。     

以铜渣为催化剂的松木屑空气气化实验

采用实验室自制的固定床生物质气化反应器,选用松木屑为生物质原料,铜渣为催化剂,采用机械混合方法将原料与催化剂混合,初步定量分析和研究了松木屑在添加铜渣催化剂后气化的产气率、产气组分和产气热值等的变化。结果表明:在松木屑空气气化试验过程中,添加铜渣催化剂后气化反应的产气率明显增加,气化产生的气化气的组分含量与不添加催化剂相比有明显区别,产气的热值有明显提高。     

中国煤炭地下气化的近期研究与发展

为了进一步提高煤炭地下气化中的煤气热值和产量,在总结国内外地下气化工艺的基础上,提出了长通道、大断面、两阶段煤炭地下气化新工艺和分离控制注气点富氧-水蒸气煤炭地下气化新工艺以及提出了煤炭地下催化气化新工艺的构想.在理论研究、模型试验的基础上,进行了半工业性试验、工业性试验和工业性应用.新奥集团与中国矿业大学合作正在内蒙古乌兰察布市选点进行我国首次无井式煤炭地下气化试验.经过20多年的研究,UCG技术日臻成熟,目前用于矿井中"遗弃"煤炭资源的回收和浅部资源的开发,在技术上是可行的.     

催化作用下流化床中煤部分气化的试验研究

在1台小型常压流化床气化炉上进行空气和水蒸汽存在条件下的煤部分气化试验，研究石灰石、碳酸钠和白云石3种催化剂对煤气组分、热值、煤气产率和碳转化率的影响。试验结果表明：添加催化剂能够有效地提高煤气质量、煤气产率和碳转化率，其中碳酸钠的催化效果最好，石灰石次之，白云石最差。图5表2参10     

60kW两段式秸秆气化炉运行特性

研究了上海交通大学热能研究所研制的60kW两段式秸秆气化炉的运行特性.以秸秆为原料在该气化炉上实验,考察原料量、空气过量系数对气化炉生产能力和碳转化率以及气化效率的影响,并分析了气化气成分及热值.数据表明该气化炉各项参数均优于一般固定床气化炉:原料消耗量为100kg/h,ER=0.35时,秸秆气化气平均热值为6599.6010/m~3,产气率为1.88m~3/kg,碳转化率为91.3%,气化效率为84.6%.     

温度对中试规模的喷动流化床煤部分气化行为的影响

在构建的热输入2MW的中试规模加压喷动流化床部分气化试验装置上,对徐州烟煤的加压部分气化行为进行了研究.重点考察了气化温度对煤气成分、煤气热值、碳转化率和煤气产率等气化指标的影响.研究结果表明,煤气各组分的浓度,特别是甲烷浓度对气化温度非常敏感,碳转化率和煤气产率随温度的升高而增加,在试验的温度区间内,温度对煤气热值影响不大.部分气化炉所产生的煤气和半焦的热值均满足第二代增压流化床联合循环发电系统的要求.     

稻壳在固定床中空气气化的数值模拟

利用Aspen Plus建立稻壳在上吸式固定床气化炉内的空气气化模型,该模型预测气化温度、产气组分和热值,与试验数据吻合良好。利用Aspen Plus的灵敏度分析模块研究空气当量比ER值对气化温度、气体组分、产气热值以及气化效率的影响。结果表明:随着ER值的增加,气化温度逐渐升高,CO、H2和N2含量逐渐增加,而CH4和CO2含量逐渐减少,热值和气化效率也随之降低。     

林产废弃物高温水蒸气气化制取清洁燃气

基于下吸式固定床气化炉,自建了生物质蒸汽气化实验平台,使用松木屑预处理后的成型颗粒进行富氢气化实验,研究分析了不同温度下的燃气组分、产氢率、燃气产率、燃气热值和冷煤气效率等指标.结果表明:高温水蒸气能有效促进水蒸气重整反应正向进行;随着温度的升高(700℃升高至900℃),H_2体积分数增大了50%,产氢率升高了2.5倍,燃气产率升高了近70%,冷煤气效率提高了37%;参与气化反应的高温水蒸气拥有较高的比焓,能够有效促进水蒸气重整反应向生成H_2的方向进行;气化温度的升高可以促进反应向正向进行,提高气体产物产量;以松木屑为例的林产废弃物高温水蒸气气化产气优良,在实验过程中稳定燃烧,理论上可应用于工业生产.     

中型流化床中的生物质气化实验研究

以空气为气化介质,在中型流化床反应器上进行了生物质(木屑)气化实验研究。考察了当量比ER(0.20～0.34)、气化温度(670～820℃)对气化结果的影响,初步探讨加入二次风对气化的影响。在实验研究的条件范围内,煤气热值在5650～6665kJ/m3范围内变化,生物质产气率在1.51～2.26m3/kg之间变化,碳转化率在74.3%～90.8%之间变化,气化效率达到61.8%～78.1%;加入适量二次风可以提高气化效率和碳转化率,减少焦油含量。实验结果表明:此流化床气化炉当气化温度在720～770℃之间,当量比ER在0.24～0.28之间时,气化效果最好,此时煤气热值可达到6400～6600kJ/m3,产气率为1.75～1.95m3/kg,碳转化率为83%～89%,气化效率高达71%以上。     

生物质三组分的催化气化特性研究

以生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)作为实验原料,采用常用的白云石作为催化剂,在小型气流床气化炉上进行气化催化实验。重点研究了白云石对生物质三组分的催化气化特性以及焦油析出特性的差异。结果表明:白云石对纤维素、半纤维素、木质素均起到正向催化作用,提高了三者的碳转化率、气化效率以及气体热值;同时,白云石对三组分的催化作用存在明显差异,其中,对半纤维素的促进催化作用最为显著,木质素次之,对纤维素的促进作用不明显。因此,针对不同组分含量和特性的生物质选择适当的催化剂是必要的。