床料对生物质流化床气化影响的初步试验研究

以空气为气化介质,稻壳为原料,在热功率750 kW自热式流化床装置上,分别进行了不加床料和以石英砂为床料的气化试验,重点考察了床料对生物质流化床气化的影响。结果表明:两种情况的流化床都能实现生物质气化,加入床料后,生物质原料流化性能得到改善,流化床轴向温度分布趋于均匀,稳定气化阶段燃气热值由4 912 kJ/m3升高到5 115 kJ/m3,碳转换率由81%上升到86%,气化效率由62%提高到65%。     

生物质气化发电技术讲座(7)大中型生物质气化发电系统应用实例分析

1 中型生物质气化发电系统。中型生物质气化发电系统一般采用流化床气化工艺，发电规模为400～3000kW。中型生物质气化发电系统在发达国家应用较早，所以技术较成熟，但由于设备造价很高，发电成本居高不下，所以，在发达国家应用极少。近年来，我国开发出了循环流化床气化发电系统，由于该系统有较好的经济性，所以在我国推广很快，已经成为国际上应用最多的中型生物质气化发电系统。     

生物质气化工艺及装置研究进展

文章分析了生物质气化技术的发展现状，介绍了几种典型的生物质气化工艺及装置，比较了固定床、流化床等气化装置的优缺点，并分析了现有气化工艺存在的问题以及生物质热解气化技术的发展前景。     

生物质流化床气化技术应用研究现状

按所得产品不同,可将生物质气化技术分为制氢、发电和合成液体燃料3大类。文章介绍了生物质流化床水蒸气气化制氢、催化气化制氢和超临界水气化制氢的工艺特点;分析了生物质流化床气化发电的技术、经济可行性;简述了生物质流化床气化合成液体燃料的研究现状;指出气化产出气化学当量比调变、焦油去除问题和合成气净化是生物质流化床气化技术应用的主要瓶颈,认为定向气化是今后研究的主要方向。     

基于Gibbs自由能最小化原理模拟生物质流化床气化

基于能质平衡和吉布斯(Gibbs)自由能最小化原理,选择松木屑和麦秆两种生物质,利用化工商业化软件ASPEN PLUS模拟生物质流化床气化过程,并结合试验数据验证模拟结果的准确性。在此基础上考察了高温、原料含水率大范围变化等试验中较难实现的操作对气化的影响。模拟结果表明,搭建的气化模型能较好地模拟生物质气化过程,对生物质气化试验与工程放大具有一定的参考价值。     

不同形式的循环流化床生物质气化炉

循环流化床生物质气化炉相比固定床生物质气化炉有许多优点,更适用于工业化生产,目前在生物质气化领域应用的循环流化床主要有外循环流化床,内循环流化床和双流化床。介绍了这几种循环流化床气化设备的典型结构和研究进展,并对其各类循环流化床气化装置的特点做出了分析和讨论。     

我国生物发电研究新成果

中科院广州能源研究所承担的“十五”863项目“生物质气化发电优化系统及其示范工程”，目前已取得阶段性成果．开发出适合我国国情的生物质中小型气化发电系统。采用循环流化床气化炉和多级气化净化装置。配置多台200-400kW的单气体燃料内燃发电机组，用谷壳、木屑、稻草等多种生物质作原料，可以在不同的负荷下运行。     

生物质气化发电

生物质气化发电系统采用农业、林业和工业废弃物为原料 ,也可以以城市垃圾为原料。固定床气化炉用于小规模气化发电系统 ,采用内燃机发电方式 ;流化床气化炉用于大、中规模气化发电系统 ,采用燃气轮机或蒸汽轮机发电方式 ,也可采用内燃机发电方式。图 1表 2参 2。     

流化床生物质气化发电过程动力学建模与验证

为更好地描述生物质气化过程的反应机理,文章从模型采用的反映速率形式出发,对已建立的动力学模型[1]做了进一步修正,并拟和了以松木屑为生物质原料的气化反应动力学参数,建立了包括质量平衡方程、反应动力学方程以及能量平衡方程在内的整体生物质气化动力学模型。最后以MATLB为平台,通过模型仿真,从反应进程以及最终气体组分两个方面验证了模型的可靠性。为进一步应用该模型评价和优化流化床生物质气化过程气化方案和气化参数打下了基础。     

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。     

Fundamental design of a continuous biomass gasification process using a supercritical water fluidized bed

A novel biomass gasification (first stage of hydrogen production from biomass) process using a supercritical water fluidized bed was proposed and the fundamental design of the process was conducted. The flow rate was determined by evaluating the minimum fluidization velocity and terminal velocity of alumina particles enabling fluidization with the thermodynamic properties of supercritical water. Three cases were examined: a bubbling fluidized bed in which water was used mainly as the fluidized medium and biomass were added for gasification, a bubbling fluidized bed fluidized by biomass slurry feed alone, and a fast fluidized bed fluidized by biomass slurry feed alone. According to calculations of the residence time and thermal efficiency assuming heat recovery with a heat exchanger efficiency of 0.75, the bubbling fluidized bed fluidized by biomass slurry alone was appropriate for continuous biomass gasification using a fluidized bed.     

生物质内循环流化床气化炉结焦特性

分析了近年来生物质流化床气化炉的结焦研究的状况,总结了影响生物质流化床气化过程中结焦的因素和确定结焦时最小流化速度的几类计算方法。分析了辽宁营口160kW气化装置结焦过程中运行参数的变化情况,给出防止结焦发生的一些措施。     

流化床中生物质气化的数值模拟

基于欧拉多相流模型,自编化学反应子模型,通过建立生物质流化床气化动力学模型,对某实验室规模的流化床生物质气化炉进行了数值模拟,研究了蒸汽与生物质的质量比（mS/mB）、生物质粒径对产气组分、蒸汽分解率等的影响.结果表明：mS/mB增大,H2体积分数先上升后保持不变,而CO和CH4的体积分数先下降后几乎不变,蒸汽分解率下降;生物质粒径减小有利于气化过程,使CO和H2的体积分数明显上升;计算结果和试验结果基本吻合,表明基于欧拉多相流的动力学模型能对流化床中生物质的气化进行比较准确的模拟.     

Gasification of lignocellulosic biomass in fluidized beds for renewable energy development: A review

A literature review on gasification of lignocellulosic biomass in various types of fluidized bed gasifiers is presented. The effect of several process parameters such as catalytic bed material, bed temperature and gasifying agent on the performance of the gasifier and quality of the producer gas is discussed. Based on the priorities of researchers, the optimum values of various desired outputs in the gasification process including improved producer gas composition, enhanced LHV, less tar and char content, high gas yield and enhanced carbon conversion and cold gas efficiency have been reported. The characteristics and performance of different fluidized bed gasifiers were assessed and the obtained results from the literature have been extensively reviewed. Survey of literature revealed that several industrial biomass gasification plants using fluidized beds are currently conducting in various countries. However, more research and development of technology should be devoted to this field to enhance the economical feasibility of this process for future exploitations.     

生物质富氧气化特性的研究

富氧气化是先进的中热值气化方法之一，具有设备体积小，运行稳定等优点。从富氧气化的原理出发，分析氧气浓度，气化当量比等因素对气化结果的影响，并在实验的基础上，分析讨论提高了富氧气化经济性和实用性的途径，总结得到的循环流化床富氧气化的最佳运行条件：氧气浓度，气化当量比约０．１５。     

稻壳与木屑气化制取富氢燃气的试验研究

采用单一流化床二步气化方法,以纯水蒸气为气化剂,在流化床中进行制取氢气的工艺试验。在对试验数据进行分析的基础上,探讨了一些主要参数[如反应器温度、水蒸气/生物质(S/B)、生物质化学成分]对氢产率的影响。分析结果表明:较高的反应温度、S/B以及纤维素和半纤维素含量比较有利于氢的产出。验证试验表明:在反应温度为1000~1050℃,S/B为2.0的条件下,纤维素和半纤维素含量为74.1%的木屑(干基)的氢产率最高,为61.67g/kg。     

生物质气化原理及设备浅析

生物质作为一种可再生的洁净能源,其气化技术得到大力发展。本文对生物质气化的基本原理及气化工艺类型进行了简要介绍,同时阐述了主要气化炉类型的工作原理及优缺点,如固定床原料适应性广,但难以大型化,流化床气化效率高但结构复杂;并对气化炉的特性进行浅析,对生物质气化工程的设计及运行具有指导意义。