生物质热裂解试验制焦油特性研究

在小型固定床热解炉内对部分典型的生物质物料进行热裂解试验,研究了热裂解产物中焦油的产率以及芳香族组分分布特性。结果表明:物料挥发分和水分含量越高,生物质热裂解反应生成焦油(含水)的产率也相应提高。随裂解温度的提高,焦油的产率先升后降呈阶段性变化;改变热裂解终温将会改变焦油中组分分布,特别是在650℃较高温度时组分分布发生较大改变。生物质热裂解焦油中的4种芳香烃中苯和萘是主要组分,联苯和芘是微量组分。随热裂解温度升高,焦油中苯的含量逐渐减少,而萘的含量逐渐增加。     

330 MW机组煤粉炉还原区喷入水煤浆热解气还原NOx数值模拟

以330 MW机组煤粉锅炉为研究对象,采用数值模拟方法研究了水煤浆热解气的脱硝作用,重点讨论了主燃区过量空气系数α₁和热解气比例β对炉内燃烧特性和NO_x排放的影响规律。结果表明：当β保持不变时,随着α₁减小,主燃区温度降低,燃尽区及炉膛出口温度升高;同时,α₁的减小增强了主燃区的还原性气氛,有利于提高热解气的脱硝速率,从而降低炉膛出口的NO_x质量浓度,但α₁的减小会影响煤粉的燃烧性能并使得炉膛出口CO增多;随着β的增加,炉膛火焰中心上移,热解气对NO_x的还原速率升高;当β从5%增至20%时,炉膛整体的NO_x质量浓度呈现先减小后增大的趋势,β=15%时NO_x质量浓度最低,热解气的NO_x还原效率为44.35%。     

生物质发电的节能减排效果分析

介绍了我国生物质资源情况、生物质发电技术及其应用,对生物质发电的节能减排效果进行了具体测算分析,指出发展生物质发电产业是一条符合中国国情的节能减排之路,节能减排为生物质发电产业带来了巨大的发展机遇。     

煤泥热解气还原NOx的反应机理与CFD耦合计算

为了研究煤泥热解气喷口位置和再燃区过量空气系数对循环流化床锅炉炉内温度场、NO_x的生成浓度和烟气组分变化的影响,采用ChemKin软件,基于煤泥热解气再燃脱硝计算数据,获得包含30种组分和117步基元反应的NO_x还原简化机理,并耦合CFD进行了数值模拟计算。结果表明：煤泥流化床锅炉耦合煤泥热解气再燃会使炉膛高度方向温度升高;煤泥热解气再燃能有效降低NO_x的生成浓度,煤泥热解气喷口位于再燃区上部、中部、下部时NO_x生成的平均质量浓度分别为142.58mg/m³、79.59mg/m³和195.61mg/m³,其中煤泥热解气喷口位于再燃区中部的效果最好。     

第3代垃圾变能源技术——热解气化技术

城市垃圾热解气化技术,又称热分选技术,是第3代垃圾变能源的技术。它是一个完全无污染的、资源完全回收的垃圾处理方法。在处理过程中,无机成分熔合成建筑材料或金属合金,有机垃圾则完全转化成可燃气体被用来发电,复杂的有机化合物(包括二恶英和呋喃)完全被分解,废水经过处理也被回收利用,因此达到垃圾减量化、无害化和资源化的处理目标。     

稻壳与水蒸气分段热解气化流程模拟

生物质分段热解气化工艺通过提升反应温度提高碳转化率、降低焦油含量。该工艺过程中利用部分生物质热解气化产气在气化炉外部的燃烧器进行燃烧产生高温烟气,为热解、气化过程提供热量。该文选取稻壳为原料,利用Aspen Plus软件,模拟稻壳与水蒸气分段热解气化工艺过程,该过程考虑了热量回收与利用以及产气的部分循环利用,通过流程模拟,分析了气化温度、水蒸气通入量对产气各组分的产量、碳转化率、产气低位热值的影响。结果表明:利用总产气量的15.4%~20.5%用于燃烧可实现分段热解气化工艺的热量自给。随着气化温度的升高,产气中H2和CO含量增加,碳转化率升高,产气低位热值在气化温度为700℃时最低,随后逐渐升高;水蒸气的通入量增加会提高H2和CO2的产量,使碳转化率升高,产气低位热值降低;在气化温度为800~1 000℃内,w(H2O)/w(B)0.15(水蒸气与生物质质量比)时,CO的产量随水蒸气的通入量增加而减少,碳转化率接近100%。     

生物质与煤混烧特性的数值模拟研究

针对生物质与煤混烧影响锅炉经济燃烧特性现象,笔者采用处理软件Gambit建立锅炉流场空间网格物理模型,利用Fluent模拟混烧过程并对其数学模型进行求解,模拟混烧过程,并根据长春某电厂生物质混烧参数,计算分析了不同混烧比时的锅炉炉内流场与温度场变化,得出了不同混烧比例下炉内燃烧流场、温度的变化规律.计算结果表明,随着生物质与煤混烧比例的提高,炉内流场动力特性无明显变化,但炉内燃烧温度下降比较明显.     

二甲醚部分氧化重整的参数优化与动力学

对二甲醚DME(Dimethyl Ether)部分氧化重整制氢反应过程进行了理论分析,得到氢气产率和体积含量最高时系统中混合气体的组成.并应用自行设计的实验及测试系统,研究了温度、空醚比、催化剂质量m与DME进料的摩尔流速vDME之比m/vDME等参数对DME转化率、混合气中CH4、CO2体积含量的影响.综合理论分析与实验结果,得出了DME部分氧化重整制氢系统最佳操作参数.确定了在最佳反应条件下,DME部分氧化反应的幂指数型宏观动力学速率表达式.     

农林生物质发电机组一次再热方案经济性分析

以典型30 MW的农林生物质发电机组为研究对象,对比常规方案和再热方案的初投资、发电收益和燃料成本,并且对再热方案在农林生物质发电机组的经济性进行分析.结果表明:与常规方案相比,再热方案初投资增加1 956万元;分别从发电收益和燃料成本角度分析,再热方案初投资增加额的静态投资回收年限都在5 a左右,具有明显经济性,可为...     

煤与生物质中高温共热解特性研究

为了探究煤与生物质在中高温度条件下共热解过程中热解气的释放特性及元素析出规律,本文采用固定床反应器对松木和兖州煤在800~1 200 ℃温度下进行中高温热解实验,借助傅立叶红外气体分析仪和氢气分析仪对热解气的组分进行在线测量,并探索其动力学释放特性。结果表明:各热解气中可燃气体主要为H2、CO和CH4;热解温度升高,共热解气中的H2产量会大幅增加,高达75.4 mg/g反应物,CO产量缓慢增加至184.3 mg/g反应物,CH4产量下降;共热解过程中,H2析出最晚且过程在30~200 s,CO的释放过程比CH4快,且释放体积分数峰值更高,可达61.1 μL/L;生物质的氮结构存在形式主要为更不稳定的氨基酸和蛋白质,热解时NH3和HCN析出更快但释放峰值更低;此外,煤和生物质共热解时的协同作用不影响CO和CH4的释放。本研究可为未来煤与生物质中高温闪速共热解制气以及低碳清洁能源的利用提供一定指导。     

生物质热解的动力学特性研究

用综合热分析仪研究了氮气或二氧化碳作为载气的条件下,生物质(稻壳、玉米秸秆和木屑)热解的TG/DTG曲线的比较。依据TG曲线,将热解反应分为两个主导反应区,其拐点温度为Tf,并根据热重试验数据,利用改良的Coats-Redfern法和常用的46种机理函数,计算出生物质热分解反应的表观活化能、反应级数及频率因子。利用这些基础的动力学参数,计算出生物质热解的动力学特征值——反应速率常数k,活化熵△S≠,活化焓△H≠,活化Gibbs自由能△G≠,以及空间位阻因子P。用这些动力学特征值可以深入地了解反应过程和机理,预测生物质热解的反应速率以及难易程度。     

生物质气化气还原NO的化学反应动力学机制及数值模拟

采用生物质燃料再燃方式既能减少NOx排放,又能减少CO2、SOx排放,因此生物质燃料再燃是具有优势的生物质能利用方式,成为再燃技术研究的新方向。生物质气化再燃相比较直接再燃,气化后再燃不会破坏锅炉的灰成分,同时锅炉受热面的积灰、结渣、腐蚀等问题也可以避免,尤其适合难以直接燃烧的生物质。生物质气化气还原NO的化学反应动力学机制研究有助于深入理解再燃过程,优化再燃效果。提出1套详细的化学反应动力学机制,并对稻杆气化气的再燃进行模拟与分析,针对温度、当量比这2个重要再燃参数,得出稻杆气化气再燃的最佳当量比为φ=1.1~1.5,最佳温度范围在1 300 K以上。     

生物质成型燃料热解与燃烧特性研究

利用NETZSCH STA409PC型热重-差热分析仪对由木屑、秸秆等农林废弃物制成的生物质成型燃料的热解与燃烧过程进行热重分析。对TG、DTG曲线进行分析,结果表明生物质成型燃料热解过程分为干燥、热解与炭化3个阶段,热解过程随着升温速率升高出现热滞后现象。对热解剧烈失重区间建立了反应动力学模型,求解出此温度区间的表观活化能、频率因子等动力学参数,生物质成型燃料燃烧过程出现两次明显失重过程。     

能源作物与传统生物质热解特性对比研究

研究了3种具有代表性的传统生物质以及两种能源作物,按化学组成不同分为4种不同类型的生物质。利用热天平研究了它们在氮气气氛下的热解失重特性,并进行了动力学参数的求取。另外通过固定床和气相色谱仪研究了四类生物质的热解气相产物析出规律。结果表明,能源作物相比传统生物质发生热解反应时活化能较大,但热解程度最高,同时热解后的可燃气相产物析出量明显大于传统生物质。     

双流化床中煤的热解特性试验研究

在双流化床试验台上,对神木煤的热解特性进行了试验研究。结果表明,在试验温度范围内,煤中的碳元素主要汇集于燃烧炉尾气,氢元素主要汇集于热解炉产物中。在热解炉温度450~850℃的范围内,热解产品质量收率随着热解炉温度的升高而上升,热解炉冷效率在550℃达到峰值。试验条件下,热解焦油质量收率在热解温度550℃时达到峰值;热解停留时间对热解焦油的产率影响不大。热解炉煤气各组分体积分数关系为:H2CH4COCO2;随着热解炉温度升高,热解气体热值降低,热解气体产率升高。     

基于欧拉-拉格朗日模型的不同含水率生物质热解对比研究

基于欧拉-拉格朗日模型,对固定床中不同含水率(水分质量分数)的生物质颗粒温度分布变化进行研究,利用OpenFOAM软件分析颗粒平均温度和固相质量分数的变化.以及不同热解阶段的颗粒温度分布.结果 表明:生物质的含水率越高,在热解中期的颗粒温度分布越不均匀;而在热解前期及热解后期,含水率对颗粒温度分布影响不大;含水率越高,...     

单个球形木材颗粒热解过程数值模拟

建立一维、非稳态单个球形木材颗粒热解模型,模型包含颗粒内部气相和固相质量、动量和能量守恒方程。颗粒内气体运动采用Darcy理论描述,传热模型包括颗粒内的导热和对流传热以及颗粒表面与外界的对流和辐射传热,热解动力学采用一步反应模型。运用文献中的实验结果对模型进行了验证,模型能够较好地预测颗粒内部不同位置处温度和固体失重率随时间的变化过程。运用模型考察进气温度和颗粒粒径对木材颗粒热解过程的影响。结果表明:进气温度越高,颗粒热解所需要的时间越短。相同无量纲直径处,小粒径的颗粒升温快,整个颗粒的温度趋于一致的时间较短,剩余固体率的变化规律与温度的变化一致。     

等离子体下分子氧和丙烯选择性氧化反应

为了研究氧等离子体对丙烯的活化和氧化作用,在室温和大气压下,以分子氧为氧化剂,采用介质阻挡放电方法进行了直接气相氧化丙烯生成环氧丙烷、丙醛等C3氧化产物反应的研究。实验考察了丙烯/氧气比值、介质阻挡放电频率及介质阻挡放电电压对丙烯/氧气转化反应的影响。结果表明:用介质阻挡放电法可转化丙烯和氧气选择性氧化生成环氧丙烷、丙醛、丙烯醛和丙酮等C3氧化产物,适当调节各相关参数可提高C3氧化产物的总收率。在介质阻挡放电电压为17.2kV、总反应气流速为160.8mL/min、介质阻挡放电频率为1.38kHz、φ(C3H6)/φ(O2)=1:200的条件下,得到了丙烯转化率、C3类氧化产物的总选择性及总收率分别为3.9%,63.6%和2.5%的结论。     

交流与雷电冲击叠加电压下SF6气体中沿面局部放电测量与数值计算

由冲击过电压所引发的环氧绝缘沿面局部放电往往会造成严重的绝缘事故,威胁设备的运行安全。采用不同的测量方法对交流与雷电冲击叠加电压下SF6气体中环氧绝缘沿面局部放电进行测量。分析讨论冲击叠加相位和冲击电压极性对沿面局部放电激发过程的影响。基于试验结果的讨论分析和沿面局部放电基本物理过程,建立交流与冲击叠加电压下沿面局部放电激发过程的数学模型,对不同极性冲击叠加在交流电压不同相位后沿面局部放电的放电时延、放电量进行数值计算。同时,对放电所产生的沿面、空间电荷衰减过程进行定量分析,实现了电荷衰减过程中电荷记忆效应对沿面局部放电影响的量化描述。该研究结果为沿面局部放电过程的分析提供了一定的试验及理论依据。     

褐煤热解平行反应动力学模型研究

采用热重分析方法对海拉尔和霍林河褐煤进行了等速升温热解实验研究.在无需预定子反应活化能分布和转化率的前提下,建立了新的热解平行反应模型,并利用所得到的热解实验数据,通过计算获得了褐煤热解动力学模型参数.模型中各子反应的活化能E主要分布在100-500 kJ/mol之间,而指前因子A主要在107到1026s-1之间,E与InA表现出了很好的线性关系,说明所建模型具有很好的动力学补偿效应.利用该热解动力学模型对两种褐煤的热解过程进行了预测,结果表明,该模型可实现热解中失重速率以及剩余质量曲线的准确预测,最大平均偏差均分别小于9.12%和0.73%.采用该模型对不同煤与实验条件下的热解过程进行了预测,结果均符合较好,表明该模型具有较宽的适用范围.