基于铁矿石载氧体25 kWth串行流化床生物质化学链气化实验研究

设计并建立了25kW_(th)串行流化床生物质气化反应器,基于此反应器,以赤铁矿石作为载氧体,开展生物质化学链气化实验研究,考察气化反应器温度、S/B、载氧体添加比例对生物质气化特性的影响。当赤铁矿占床料比例高于40%时,该气化装置的气化反应器温度保持平稳,铁矿石载氧体的再生及传热性能优良。燃料反应器出口烟气的成分为H_2、CO_2、CO、CH_4和少量的C_2H_4。随着气化反应器温度升高,气化反应器出口烟气中CO、CH_4和C_2H_4体积分数逐渐降低,相应的CO_2体积分数逐渐升高。随着S/B由0.6升高到1.4,气化反应器出口烟气中H_2和CO_2体积分数逐渐升高,CO、CH_4和C_2H_4体积分数逐渐降低。另外,载氧体添加比例增加,生物质气化反应器出口烟气中CO、H_2、CH_4和C_2H_4体积分数呈减小的趋势,而CO_2体积分数显著增加。     

空气当量比对生物质和煤共气化影响的研究

采用新型床料对松木屑与烟煤的流化床共气化进行研究.在生物质掺混比例为50%的工况下,当空气当量比(ER)从0.2增加到0.28时,产气中H2的体积分数从14.1%上升到26.9%,CO的体积分数从28.9%减小到21.8%,CO2的体积分数呈上升趋势,CH4和CnHm的体积分数逐渐下降;燃气热值在ER为0.25时最大,大约为7 180 kJ/m3;气化效率为44%～53%;混合燃料的碳转化率为74%～76%.随着ER的增加,共气化的主要反应、燃料有机特性、松木屑的灰特性呈现不同的变化规律,从而对共气化参数产生影响.探求气化参数的变化规律将为共气化反应器的结构设计和运行参数的选择提供依据.     

污泥化学链气化特性试验研究

为改善污泥气化效果,采用化学链气化技术处置污泥.在小型流化床上进行试验,基于赤铁矿载氧体,研究了O/C物质的量比、气化温度和水蒸气体积分数对污泥气化特性的影响以及赤铁矿多次连续循环过程中的物化性能.结果表明:赤铁矿会显著提高污泥的气化程度和碳转化率;当O/C物质的量比增大时,合成气中CO和CH_4的体积分数下降,H_2的体积分数呈现先下降后上升的趋势;随着气化温度的升高,合成气中CO和H_2的体积分数逐渐提高,CO_2和CH_4的体积分数降低,碳转化率不断提高;当水蒸气体积分数增大时,CO_2和H_2的体积分数逐渐提高,CO和CH_4的体积分数不断下降,碳转化率提高;赤铁矿在长时间运行中表现出良好的反应性.     

煤粉加压气化炉操作参数对气化特性的影响

采用基于平衡态模型的气流床气化炉煤气组分预测程序,分析研究了气化压力、氧煤比以及蒸汽煤比等操作参数对气化温度、煤气组分、碳转化率和气化效率的影响规律。研究结果表明:气化压力对气化特性指标影响甚微,而氧煤比和蒸汽煤比的影响较为显著。随氧煤比的增加,气化温度升高,碳转化率升高,气化效率先升高再降低,CO浓度先增加后降低。CH_4的体积浓度可用于预测气化温度。在蒸汽煤比较低时,提高蒸汽煤比可增加H_2的浓度,提高碳转换率和气化效率,但进一步提高蒸汽煤比仅会降低气化炉内的气化温度,提高H_2O和CO_2浓度。对于所研究的煤种,合理的氧煤比应在0.7左右,合理的蒸汽煤比在0.1左右。     

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。     

玉米秸秆循环流化床热解气化试验

采用循环流化床气化中试装置对玉米秸秆进行了气化试验,分别在常温空气与250℃预热空气条件下,研究了空气当量比（ER）和原料含水率对气化特性的影响规律。结果表明：随着ER的增大,循环流化床气化炉内的反应温度升高,气化燃气中的CO₂含量增加,焦油与CO含量及燃气热值降低,气化效率随ER的增大呈先增大后减小的趋势;随着气化原料含水率的增加,循环流化床气化炉内的平均温度下降,燃气中的CO₂与H₂及焦油含量逐渐升高,CO含量下降,CH₄与C_nH_m含量均为先增加后减少。与常温空气工况相比,预热空气工况下的燃气热值与气化效率均有一定程度的提高。采用预热空气为气化介质,提高气化剂温度,可显著促进玉米秸秆的气化反应,提升气化效率。     

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.     

掺混比例对生物质和煤流化床共气化特性影响的试验研究

采用新型床料在鼓泡流化床中进行了2种典型的木本和草本生物质与烟煤的空气-水蒸气气化试验,研究了生物质掺混比例对燃气组分和热值、气化效率及碳转化率等参数的影响规律.结果表明:当松木屑的掺混比例从0%增大到100%时,H2和CO的体积含量分别增加了4.6%和4.4%,CO2的体积含量减少了3%,CH4和CnHm的含量也有所增加;当稻秸的掺混比例从0%增大到100%时,CO的体积含量先从25.8%上升至27.5%,再下降至25.3%,其他燃气组分的变化趋势与松木屑和煤气化的相类似;随着生物质掺混比例的增加,2种生物质和煤共气化的气化效率和碳转化率均有所提高,且在共气化过程中存在协同效应.     

空气当量比对稻壳旋风气化的影响

稻壳旋风空气气化就是以稻壳为物料,以空气为载体,通过组织旋风气固流场来完成生物质气化的过程.通过对旋风气化反应过程的温度监测和气化产品气的成分分析可知:在稻壳旋风气化过程中,随着空气当量比ER的增大,物料入口温度降低、氧化区温度提高、产品气出口温度提高,气化燃气中的主要可燃成分中CO和CH4而降低、H2则在一定范围内增加、燃气热值降低,燃气中焦油的含量减少.经过比较和优化,本文认为稻壳旋风空气气化最佳空气当量比为0.25～0.26.     

气化参数对高温空气气化的影响

介绍了生物质高温空气气化思想和系统的工作原理及其过程，并就气化参数对生物质高温空气气化的影响进行了深入的分析，结畏发现：随蒸汽消耗率的增加气化温度降低，而气化所得的煤气热值增大；气化温度随氮碳比的增大而升高，而气化所得的煤气热值却随氮碳比的增加而降低；煤气热值随气化温度的增加而增大，但是增加量不大。     

煤的气化技术及其应用

煤气化技术是环境友好的现代煤化丁的关键技术。介绍了当今世界主要的煤气化技术,着重介绍了已工业化生产的鲁奇、Transport、壳牌、德士古、康菲气化炉及我国自主开发的华东理工大学气化炉等技术,并且介绍了煤气化技术在煤气化联合循环发电和在煤化丁的合成油、合成氨、合成甲醇、合成烯烃等方面的应用。重点介绍了我国煤化工发展的具体情况。     

生物质气化发电技术的进展

本文对各种生物质气化发电技术及该技术在国内外的发展现状做了综述.目前我国的生物质气化发电仅仅是初具规模,热效率很低且存在不少技术问题.要利用气化发电技术创造良好经济效益,同时取得良好的环保效益,在解决技术性问题的同时,一定要因地制宜采用适宜的气化发电技术形式.     

聚丙烯类废塑料空气气化特性试验研究

以单一粒径2mm的聚丙烯树脂为试验物料，空气作为气化介质，在内径100mm，高3．5m流化床反应器内对聚丙烯类塑料的空气气化特性进行了试验研究。试验结果表明，在650—750℃温度区域内气化，其燃气成分主要是气相碳氢化合物CH4、C2Hm(m=2，4，6)等，CO和H2所占比例很少．随气化温度的升高，CH4、CO和H2含量增加，C2Hm含量下降，在相同的气化温度下，床层高度增加，CH4和H2含量略有增加，CO含量基本保持不变。焦油和焦炭的产率较低并随气化温度的提高而降低，空气系数增加，燃烧份额提高，气化炉温度也相应增加。同时还比较分析了生物质和煤与聚丙烯空气气化特性。     

煤焦气化反应动力学研究

气流床气化技术是煤炭清洁、高效转化的重要途径和发展方向之一。利用热天平,采用等温热重法对抽样选出的煤种在800℃～1 400℃温度范围内进行了煤焦CO2气化反应动力学特性研究。研究结果表明:高温下煤焦的气化反应特性不同于低温时的反应特性,在900℃～1 000℃时气化反应逐步由化学反应控制过渡到过渡区控制,在1 100℃～1 300℃时气化从反应过渡区控制逐步到扩散区控制;不同粒径的煤粉气化反应,在相同的时间内,1 000℃时的碳转化率、气化反应速率比950℃时的碳转化率、气化反应速率高很多,950℃时的碳转化率、气化反应速率比900℃时的碳转化率、气化反应速率高。     

浅谈生物质气化在发电技术应用

随着经济的发展,世界各国电力需求猛增,电力供应日益紧张,在这种环境下,通过气化发电技术,把生物质能转化为电能,既能大规模处理生物质废料,又能提供电力,具有明显的社会和经济效益。介绍了生物质气化发电技术的国内外发展现状,着重讲述了生物质气化发电技术的原理、特点和分类,以及各类生物质气化发电技术的特点,分析了生物质气化发电技术的社会效益及应用前景。指出在我国这样一个农业大国应该大力发展生物质气化发电技术。     

基于生物质气化的冷热电联供系统探讨

本文简要概括了生物质气化系统,探讨了生物质气化冷热电联供系统的应用模式.分析了几种动力设备联供系统的特点,根据动力设备的种类选择相应的生物质气化系统.估算的生物质气化冷热电联供系统能源利用效率可达60%左右.生物质气化冷热电联供是分布式能源的重要发展方向之一,可实现能量的梯级利用、缓解化石能源短缺、减少污染排放,具有良好的社会和经济效益.此外,讨论了其在我国能源利用中的发展前景,为我国生物质资源的高效综合利用提供了一定的参考.     

10 MW生物质气化耦合燃煤机组发电装置性能试验研究

某电厂生物质气化耦合燃煤机组发电项目于2018年9月8日完成72 h满负荷试运,项目主体是循环流化床气化耦合系统及附属设备,为评价该耦合系统的综合性能,进行了额定负荷下的产气率、气化效率、热效率及对燃煤机组煤耗影响等性能试验。试验结果表明:额定负荷下,生物质气化耦合系统以50%稻壳+50%秸秆作为原料时,燃料量为8. 61 t/h,产气率为2. 09 m~3/kg,气化效率为70. 53%,热效率为87. 65%;以100%稻壳作为原料时,燃料量为8. 57 t/h,产气率为2. 15 m~3/kg,气化效率为70. 04%,热效率为88. 12%;气化耦合系统在75%～110%负荷范围内可稳定运行;气化耦合系统额定负荷、燃煤机组维持600 MW负荷的情况下,投运气化耦合系统后,减少标煤量3 291 kg/h;气化耦合系统额定负荷、燃煤机组维持500 MW负荷的情况下,投运气化耦合系统后,减少标煤量3 122 kg/h。     

Mechanisms of Thermochemical Biomass Conversion Processes. Part 2: Reactions of Gasification

Abstract

Gasification as a thermochemical process is defined and limited to combustion and pyrolysis. The gasification of biomass is a thermal treatment which results in a high proportion of gaseous products and small quantities of char (solid product) and ash. Biomass gasification technologies have historically been based upon partial oxidation or partial combustion principles, resulting in the production of a hot, dirty, low Btu gas that must be directly ducted into boilers or dryers. In addition to limiting applications and often compounding environmental problems, these technologies are an inefficient source of usable energy. The main objective of the present study is to investigate gasification mechanisms of biomass structural constituents. Complete gasification of biomass involves several sequential and parallel reactions. Most of these reactions are endothermic and must be balanced by partial combustion of gas or an external heat source.     

PE塑料和橡胶的流化床气化特性

在过量空气系数为0.3～0.4的条件下,研究了PE塑料和橡胶在不同温度下的流化床气化特性,包括气化产物的组成、质量分数和能量转化率,分析了温度对气化反应的影响.结果表明,PE的气化对温度不敏感,在较低温度550℃时即可达到很好的气化效果,能量的转化率达到80%以上;而温度对橡胶的气化有显著的影响,在较高的温度750℃时气化效果较好,能量转化率为78.76%.     

基于热化学平衡的生物质气化过程建模

生物质气化是生物质能利用的主要形式之一。通过对生物质气化过程的分析,建立了一种基于热化学平衡机理的气化过程平衡模型。详细介绍了模型的原理、建立过程以及模型的求解和验证。计算结果表明,模型能够对生物质的气化过程中的反应特性起到预测作用,为今后生物质气化过程的参数优化和控制计算提供了一定的理论依据。