生物质气化发电燃气焦油脱除方法的探讨

生物质气化发电技术的最大难点之一就是如何除去燃气中含有的焦油等污染物,这些成分会对燃气轮机或内燃机等设备造成一定的影响.因此生物质气化发电过程中燃气焦油的脱除是目前国内外重点研究和解决的课题之一.文章在研究国内外大量有关文献资料的基础上,深入阐述了气化过程中焦油产生的机理、影响焦油生成的因素以及焦油的脱除方法,重点探讨了目前较为有效的焦油热化学脱除方法,即焦油的热裂解和催化裂解方法,以期为生物质气化发电燃气焦油的脱除提供一些思路和参考.     

生物质气化气中焦油非催化裂解实验研究

生物质气化是一种环境友好的新能源利用技术,焦油作为生物质气化的副产物,是限制气化技术发展的主要因素.试验针对生物质气化产出气中焦油在700～1 000℃裂解温度区间的裂解特性进行了分析,并提出了焦油裂解产气率的概念.试验表明,焦油裂解气可以成为生物质气化气的有效的能量补充,而且随着裂解温度的升高,焦油裂解产气率增加,焦...     

生物质气化过程中焦油形成机理的研究

以谷壳气化过程中产生焦油为研究对象,考查了在不同温度情况下的焦油组成变化。实验结果表明:温度的不同,气化过程中产生的焦油组成也不同,且随温度的升高,低温中形成的焦油组成会发生热裂解进行二次反应,生成新的焦油组成。通过对焦油的GC-MS分析说明,随温度升高,焦油组分的变化是一个脱氧且芳香化程度增大过程,当达到800℃以上时,焦油中的主要组份以多环芳烃为主,从而为生物质气化过程中焦油催化裂解催化剂的开发指明方向。     

生物质热解气重整试验平台设计与试验

针对热解气焦油含量高、热值低的问题,文章基于焦油催化裂解和热解气气化重整原理,提出了生物质热解气重整工艺路线,并设计、搭建了生物质热解气重整试验平台,该试验平台主要由热解、催化重整、产品收集、控制系统等组成。以玉米秸秆为原料,在该试验平台上开展了热解气重整试验,试验结果表明:在以石英砂作为惰性材料的条件(高温裂解)下,热解气产率为33.8%,焦油转化率为64.3%;在玉米秸秆炭催化裂解条件下,热解气产率为37.8%,焦油转化率72.6%;高温裂解和催化裂解条件下生成的热解气的热值均达到了17MJ/m3以上。热解气重整试验平台达到了设计目的,为热解气重整研究提供了理论支持和技术支撑。     

4MW级生物质气化发电示范工程的设计研究

介绍了我国4MW级的生物质气化整体联合循环发电示范工程的设计特点。该工艺中使用了中温静电除尘、焦油裂解装置和显热回收系统，预计投运后，将会使生物质的气化效率提高、可燃气中焦油含量减少以及系统效率得以提高，为我国生物质能的开发与运用开辟了广阔的前景。     

1MW木粉气化发电系统的运行特性分析

通过对海南三亚木粉发电系统的运行状况分析，结果发现：气化过程中所夹带的飞灰以及所生成的焦油是影响发电系统正常运行的主要因素，显热损失和飞灰中没有完全气化的碳损失是导致气化发电系统效率下降的主要原因。同时考查了气化过程中污染物排放情况及添加焦油裂解催化剂对气体成份和焦油裂解的影响，对改进今后生物质气化发电系统的大型化设计具有一定的指导意义。     

生物质快速催化裂解的反应动力学

根据生物质在流化床中气化受热速率较高的特点,设计了生物质快速升温催化裂解实验系统,提出生 物质催化裂解动力学模型。研究假定的模型综合了三竞争反应模型和二次反应模型的特点,即生物质首先进行3 个平行的裂解反应,生成气体、焦炭和焦油,焦油再经二次裂解生成气体和焦炭;模型对于锯末、纤维素和木 质素的催化裂解适用比较准确;动力学反应级数n的数值在0．66-1．57之间,用镍基催化剂时,其n值要高于 使用锻烧白云石时求出的n值;当白云石应用温度高于800℃时,焦油裂解活化能才有显著降低,即白云石的使 用温度宜高于800℃。     

凹凸棒石黏土催化裂解生物质焦油

以凹凸棒石黏土作为天然催化剂催化裂解生物质气化焦油,在固定床反应器中,考察催化剂用量、粒径、煅烧温度、气相滞留时间以及反应温度等操作条件对凹凸棒石黏土催化焦油裂解活性的影响;通过XRD表征分析了催化剂的结构变化情况。与热裂解相比,凹凸棒石黏土对生物质焦油有显著的催化裂解作用。随着裂解温度的升高,焦油转化率、氢产率及氢选择性都显著增加。凹凸棒石黏土的煅烧处理能够改善催化活性,但过高的煅烧温度将破坏凹凸棒石黏土的特征结构,从而不利于其催化效率。     

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。     

CaO催化裂解生物质气化焦油实验研究

以谷壳气化发电产生焦油为研究对象,考查了CaO作为焦油裂解催化剂对其催化裂解的影响。实验研究结果表明:CaO作为焦油裂解催化剂可使焦油裂解率明显提高,在800℃时,其裂解率可由热裂解的28.66%提高到65.60%,焦油催化裂解后可使燃气成份中的H2、CO、CH4以及CO2含量提高。但焦油裂解过程中,其积炭率可达30.51%;扫描电镜显示:因焦油裂解积炭包裹CaO催化剂,易使其催化活性失效,同时由于积炭,使床层压降增加,给焦油催化裂解运行带来困难。     

秸秆气焦油高温裂解实验分析及研究

针对生物质气化过程中产生的焦油,采用高温石英砂固定床对其裂解进行了实验研究,并获取了一些实验参数。实验结果表明,床内温度在800℃以上时,焦油能发生明显的裂解。焦油裂解后,变成小分子烃类,大大降低了焦油含量,气体热值有所下降,但燃气总量有大幅度提高,从而为焦油的处理提供了新的方式。     

含焦油生物质气再燃还原燃煤锅炉NOx的试验研究

搭建了10kW上吸式生物质气化炉和20kW煤粉沉降炉组成的生物质气化再燃试验系统,分析了不同再燃条件下含焦油生物质气再燃还原燃煤锅炉NOx的特性．结果表明：气化过程中产生的焦油在再燃过程中会裂解生成高热值的烃类气体,这些烃类气体还原NOx的效果明显;当过量空气系数较小、再燃温度较高时,NOx的还原效率较高,试验中最高还原效率超过80％;采用生物质气化再燃的方式既可以解决焦油难处理的问题,又可以提高生物质能量的转化效率,同时可高效降低燃煤锅炉NOx的排放量．     

生物质焦油的特性及其净化研究现状

通过分析生物质热解气化过程中焦油的特性和生成机制,以及净化方法研究现状,了解焦油的主要组成和基本特性参数,发现焦油随着反应温度的升高,逐步经过裂解、聚合、缩合反应生成多环芳香烃。而焦油的脱除应当根据不同的生物质气化反应特性,多种方法结合,以减少催化剂损失、提高焦油脱除率和转化率。     

生物质炭催化裂解焦油的性能研究

采用管式反应器研究了生物质炭作为焦油裂解催化剂的性能,选用白云石和石英砂作对比试验。通过对焦油转换率、裂解产物、裂解气气体组分和动力学参数的分析对比可知:在所选用的3种材料中,生物质炭作为催化剂的焦油转化率最高,裂解产物中气体所占比重最大,且可燃气体的组分较高,反应动力学参数最小。生物质炭的催化性能显著高于石英砂,稍好于白云石,是一种高效的焦油裂解催化剂。     

生物质炭催化裂解焦油的实验研究

通过实验方法研究了生物质炭对生物质热解焦油的催化特性。通过分析焦油裂解率在催化剂及其重量、蒸汽加入量和加入方式、氮气流量等条件下的变化可知:在蒸汽条件下,生物质炭对焦油有显著的催化裂解效果,最高焦油转化率可达96.1%。通过对实验条件下裂解产物、裂解气体积分数的分析可知,生物质炭和蒸汽可以促进热解产物里面的可凝结相转化为不可凝结的气体,并且导致气体组分体积分数的变化。裂解气中氢气产量增加较快,最高可达裂解气体积的50.2%。     

生物质气化焦油生成碳黑的实验研究

生物质气化焦油有还原NO的作用。在小型管流反应器上进行的生物质气化气焦油还原NO的过程中有碳黑产生,对试验产生影响。碳黑对人体健康也极具危害。虽有研究表明碳黑有还原NO的作用,但其效果不如焦油裂解之后的小分子永久气体还原NO的效果好,因此再燃过程中有必要对碳黑生成进行控制。对几种典型的生物质焦油模型化合物（苯、甲苯、苯乙烯）燃烧生成碳黑的重要起始参数进行实验测定,得到不同再燃温度条件下（900～1400℃）,苯、甲苯和苯乙烯燃烧生成碳黑的起始碳氧比。本试验结果将对含焦油的生物质气化气再燃试验起到指导作用。     

凹凸棒石粘土催化裂解生物质气化炉焦油初探

研究了凹凸棒石粘土对稻壳气化焦油的催化裂解性能,分析了不同温度和不同凹凸棒石粘土/白云石比值下催化剂催化脱焦油活性.结果表明:随着催化裂解温度增加,各种催化剂对生物质气化炉焦油的去除率均有不同程度的提高,且随凹凸棒石粘土/白云石比值的增加,焦油的去除率有所增加.凹凸棒石粘土与白云石之间存在协同作用,这种协同作用提高了焦油催化裂解活性.与其他几种常用的矿物材料催化剂(氧化钙、橄榄石、辉沸石)相比,尽管凹凸棒石粘土催化裂解焦油后积炭量最大,但还是显示出对焦油裂解反应最好的催化活性.     

生物质气化气中焦油催化裂解模型

生物质流化床气化气中焦油的催化裂解模型一般采用简单的一阶集总动力学反应,在一些应用方面不够完善.文章在Shamsi和Aznar的模型之上引出了微观反应动力学模型.该模型建立在二集总或焦油的不同种类基础之上,它有4个动力学常数.每一个集总反应都包括热裂解和催化裂解反应.选择Corella的试验为对象,催化温度为840 ℃左右,将硅藻土和镍基水蒸气重整型催化剂(ICI 46-1)在小型试验台上所得到的数据应用于此微观模型,得到的4个动力学常数是相互关联的,并且符合试验结果,在焦油催化裂解研究方面取得了一大进步.     

生物质热解气化特性分析

通过对玉米秆、小麦秆、棉花秆、稻草、松木屑等生物质进行热重分析和差热分析,分析了生物质气化过程的裂解机理。研究中采用松木屑作为气化原料,得出了气化温度、压力、水蒸气加入量等反应条件对气化产物的产率、组成成分及焦油产率的影响规律,研究结果表明,温度对生物质气化的影响最大,当温度为800℃时气体的产率最高。     

一种融入GRA的生物质气化焦油脱除LSSVM建模方法

提出一种融入灰色关联度分析(GRA)的生物质气化焦油脱除最小二乘支持向量机(LSSVM)建模方法。该模型考虑生物质气化焦油脱除过程影响因素的多样性和不确定性,通过试验数据的GRA分析,提取气化焦油脱除过程的强相关因素作为模型训练样本,建立生物质气化焦油脱除过程GRA-LSSVM模型,可有效克服传统建模方法对所有数据样本等同处理而造成的模型精度不高的不足。对松木屑气化焦油脱除过程建模分析,验证模型的有效性和准确性。