循环流化床冷态流动特性的试验研究

研究了循环流化床气固两相流动在轴向的宏观流体动力特性,采用计算机数据采集系统测量不同工况下沿主床高度上的压力分布,进而计算出空隙率沿循环流化床主床高度方向上的分布情况,研究不同操作条件(流化风速、存料量)对空隙率分布、物料循环量和压力平衡的影响。     

循环流化床物料循环冷态试验研究

在尺寸为 (长 60 0mm×宽 40 0mm×高 60 0 0mm)的三维循环流化床冷态实验台上对不同工况下的试验现象和运行参数进行了观察和记录分析。得到 3种流化风速下 ( 3 .5m/s、4.5m/s、5 .5m/s)不同装料量所对应的主床床体压力分布和物料循环量 ,得到物料循环量与压力分布和流化风速在本实验台上的经验公式 ,并通过测量返料器通向外置换热器的机械阀开度和返料量的关系 ,得到旋风分离器中下落物料进入换热器和直接进入主床的比例关系     

双流化床物料循环系统的冷态试验研究

合理控制物料循环流率是双流化床反应器系统装置设计开发和运行的关键。在自主搭建的双流化床物流循环冷态试验平台上,针对燃烧炉风速U_c、热解炉风速U_b、静床层高度H_b及颗粒粒径d_p等运行参数对物料循环流率G_s的影响规律进行了试验研究,结果表明:燃烧炉风速、热解炉风速和静床层高度的增大都会使得物料循环流率增大,但热解炉风速增加幅度不大;同时,分析了运行参数对Loop-seal返料性能的影响,结果表明,在试验运行参数范围内,物料循环流率受运行参数影响程度顺序为:H_b>U_c>d_p>U_b。研究结果可为双流化床反应器的设计及运行提供参考。     

循环流化床反应器固体生物质的热解液化

介绍了以循环流化床反应器为主体的固体生物质热解液化装置,实验过程,实验结果分析,通过对气体产物的比较及油产物一般物性和油成分的分析,得出如下结论：1）较高的温度和较和的停留时间会降低的产率,生产过多的不凝气,过低的温度和加热速度导致严重的碳化,同样会降低油产率,本实验的最高油产率可达63％,2）生物质热解油品的物性特点主要包括水分量较高,pH值较低,粘度变化范围很大,热值与化石燃料相比为低,并且油品中因含氧量很高而极不稳定,油品的组成成分非常复杂,烷烃和非烃占据了相当的比例,芳烃和沥青质含量相对较少,3）在循环流化床中的固体生物质热解液化可柜化为热解区和还原裂解区。     

双循环流化床冷态实验研究

由主循环流化床(主床)和副循环流化床(副床)组成的双循环流化床冷态实验系统中,测量了不同工况下的压力分布以及主床和副床的物料循环率,分析了装料量、主床一次风流化速度和副床二次风流化速度对压力分布以及物料循环率的影响,为双循环流化床的工艺设计提供实验依据.     

生物质成型燃料循环流化床燃烧试验研究

在0.15 MW循环流化床试验台上,进行了玉米秸秆和苹果树枝成型燃料燃烧特性以及排放特性的试验研究.试验结果表明,玉米秸秆成型燃料和苹果树枝成型燃料在循环流化床中能够稳定燃烧,燃烧效率达到96.8%;尾气中HCl的排放质量浓度较高,SO2的排放质量浓度随着生物质的硫含量增大而增大;使用选择性炉渣作为床料同时加入黏土作为添加剂的方法,能够有效抑制玉米秸秆成型燃料和苹果树枝成型燃料燃烧过程中床料的黏结,黏土对循环流化床的物料循环流化起到了稳定作用.     

生物质气化技术研究现状及发展前景

讨论了生物质气化技术的基本原理和基本过程，阐述了生物质气化反应器（气化炉）及生物质气化的技术关键，指出了气化技术在我国广阔的发展前景。     

循环流化床燃烧/热解双反应器中灰流动特性的研究

在循环流化床燃烧/热解双反应器冷态试验装置上研究了高温循环灰的流动特性.结果表明:随着提升管内表观气速的增加,立管内的负压差梯度变化不大;而随着系统循环量的增加,立管内的负压差梯度以及滑移速度均增大;随着加入热解室内松动气量的增加,立管内尤其是立管上部的压力也随之增大,热解室内无论是移动床流动还是流态化流动均对立管的稳定性影响不大;但当热解室内的压力超过某一值时,立管内的料封很快被破坏,导致系统无法运行.循环流化床燃烧/热解双应器中灰流动性研究可为热态过程操作条件的选取、立管内流动状态的预测等提供参考.     

气动分配阀调节特性的冷态试验研究

气动分配阀是在循环流化床双床系统中使用的返料与分流装置,其运行特性直接关系循环流化床双床系统的顺利运行.通过冷态模拟试验,研究了气动分配阀在不同压力条件下的运行特性,其中包括气动分配阀的一区与二区控制风、料腿中的料位高度及二区出口压力对气动分配阀运行特性的影响.试验结果表明:只有在返料出口压力低于返料临界压力的条件下,气动分配阀才能正常工作;在本试验条件下的最大返料临界压力为3000Pa;气动分配阀的返料临界压力和固体物料流率与控制风、料腿中料位高度等都有直接关系,并且由气动配阀中的压力平衡关系决定.     

串行流化床生物质气化制氢试验研究

基于串行流化床生物质气化技术,以水蒸气为气化剂,在串行流化床试验装置上进行生物质气化制氢的试验研究,考察了气化反应器温度、水蒸气/生物质比率(S/B)对气化气成分、烟气成分和氢产率的影响。结果表明:在燃烧反应器内燃烧烟气不会串混至气化反应器,该气化技术能够稳定连续地从气化反应器获得不含N_2的富氢燃气,氢浓度最高可达71.5%;气化反应器温度是影响制氢过程的重要因素,随着温度的升高,气化气中H_2浓度不断降低,CO浓度显著上升,氢产率有所提高;S/B对气化气成分影响较小,随着S/B的增加,氢产率先升高而后降低,S/B的最优值为1.4。最高氢产率(60.3g H_2/kg biomass)是在气化反应器温度为920℃,S/B为1.4的条件下获得的。     

生物质气化技术比较及其气化发电技术研究进展

生物质能是一种理想的可再生能源,由于其在燃烧过程中二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减少温室效应,因而越来越受到世界各国的关注。首先对生物质能的概念及其转化方式进行了简单介绍,着重介绍了生物质气化技术在国内外的研究及应用发展现状,通过对固定床气化炉和流化床气化炉的技术性能的对比．提出了研究开发经济上可行、效率较高的生物质发电系统,是我国今后有效利用生物质能的发展方向。     

双流化床生物质气化及CO2捕获的模拟

用Aspen Plus建立了双流化床气化和燃烧模型,对生物质在双流化床中气化及CaO吸收合成气中的CO2过程进行了模拟研究;探讨不同反应条件:气化温度、蒸汽与生物质的质量配比(S/B)以及CaO循环量与生物质的质量配比(Ca/B)对合成气成分的影响,为该类型工业反应器的研发提供了理论依据.模拟分析结果表明:气化温度低于700℃时,CaO能很好地吸收气化过程中产生的CO2并促进平衡反应向产氢方向进行;在温度为650℃及CaO作用下,S/B在0.6～1.7内对合成气成分的影响不大;CaO的加入能够有效地改善合成气的组成,合成气中氢气浓度能达到95％以上,氢气产量达到52 mol/kg.     

煤气化置换燃烧分离CO2模拟分析与研究

基于Aspen plus软件,根据Gibbs自由能最小化原理对煤气化置换燃烧过程进行热力学平衡分析.对徐州烟煤以NiO作为载氧体,研究在常压时燃料反应器温度、水煤比对燃料反应器气体产率和载氧体循环倍率的影响.结果表明燃料反应器温度的降低有利于煤气化产物的氧化;水蒸气用量较少时可得到较高浓度的CO2燃料反应器温度的降低和水蒸气用量的减少将减少载氧体循环倍率.     

Mathematical and computational approaches for design of biomass gasification for hydrogen production: A review

The ever growing environmental concern caused by excessive use of fossil fuels in energy and transportation systems triggered considerable investigations on alternative energy sources such as biomass. Furthermore, the availability and security of fossil fuels to meet future global energy need are also subjected to uncertainty. For these reasons, the world's current focus is shifted towards hydrogen-based future economy. Gasification is a proven technology to produce satisfactory yield of hydrogen. Many studies have been performed to increase the production yield. Due to the extensive range of investigations, mathematical and computational approaches have been applied to conduct these studies. Thus, this paper aims to update and broaden the review coverage by incorporating works done to materialize the investigations on the potential of producing hydrogen from biomass via gasification encompassing mathematical modeling, simulation, optimization, process heat integration and cogeneration. Each of these subjects is reviewed and analyzed which helped to identify their respective strength and areas which require further research effort.     

循环流化床物料循环问题的研究

对循环流化床物料循环问题进行了研究。给出了对立管内负压差移动床压降,Ｕ阀回料器阻力特性及输送气固比等问题的研究结果,提出了相应的关系式,并提出了循环系统的设计及校核计算方法。     

Exergoeconomic analysis of hydrogen production from biomass gasification

In this study, we investigate biomass-based hydrogen production through exergy and exergoeconomic analyses and evaluate all components and associated streams using an exergy, cost, energy and mass (EXCEM) method. Then, we define the hydrogen unit cost and examine how key system parameters affect the unit hydrogen cost. Also, we present a case study of the gasification process with a circulating fluidized bed gasifier (CFBG) for hydrogen production using the actual data taken from the literature. We first calculate energy and exergy values of all streams associated with the system, exergy efficiencies of all equipment, and determine the costs of equipment along with their thermodynamic loss rates and ratio of thermodynamic loss rate to capital cost. Furthermore, we evaluate the main system components, consisting of gasifier and PSA, from the exergoeconomic point of view. Moreover, we investigate the effects of various parameters on unit hydrogen cost, such as unit biomass and unit power costs and hydrogen content of the syngas before PSA equipment and PSA hydrogen recovery. The results show that the CFBG system, which has energy and exergy efficiencies of 55.11% and 35.74%, respectively, generates unit hydrogen costs between 5.37 $/kg and 1.59 $/kg, according to the internal and external parameters considered.     

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。     

生物质及其热裂解产物生物油的特性分析

以红松、白松、落叶松、玉米秸秆等不同生物质为原料,对流化床反应器热裂解制取的生物油进行了研究试验,通过对生物油的物理特性及其成分的分析,得出的实验结果表明:红松制取的生物油品质最好,热值高,含水率低,更适合进一步改性研究和应用,并利用现代精密仪器GC-MS对生物油进行了组分分析,解释了生物油高含氧和高含水特性。     

A review of oxy‐fuel combustion in fluidized bed reactors

Presently, there is no detailed review that summarizes the current knowledge status on oxy‐fuel combustion in fluidized bed combustors. This paper reviewed the existing literature in heat transfer, char combustion and pollutant emissions oxy‐fuel combustion in fluidized beds, as well as modelling of oxy‐fuel in FB boiler and gaps were identified for further research direction. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。