在流化床气化炉中生物质与煤共气化的研究(Ⅰ)以空气-水蒸汽为气化剂生产低热值燃气

在600kW流化床气化炉工业示范装置上以空气.水蒸汽为气化剂,将生物质/煤按不同比例进行了共气化的实验研究.在实验研究的运行条件下,得到了生物质/煤混合比例对气化炉工作温度、燃气热值、气体产率和气化效率等重要技术参数的影响.对玉米芯/煤的比例为81/19时的典型实验结果表明:气化炉工作温度869℃,空气当量比ER=0.21,S/B=0.20时,气体产率1.96m3/kg,燃气热值6.4MJ/m3,气化效率71.3%,燃气中焦油含量小于10mg/m3,该炉经过连续运行考核,运行平稳,工况稳定.     

60kW两段式秸秆气化炉运行特性

研究了上海交通大学热能研究所研制的60kW两段式秸秆气化炉的运行特性.以秸秆为原料在该气化炉上实验,考察原料量、空气过量系数对气化炉生产能力和碳转化率以及气化效率的影响,并分析了气化气成分及热值.数据表明该气化炉各项参数均优于一般固定床气化炉:原料消耗量为100kg/h,ER=0.35时,秸秆气化气平均热值为6599.6010/m~3,产气率为1.88m~3/kg,碳转化率为91.3%,气化效率为84.6%.     

生物质微米燃料旋风燃烧实验研究

针对生物质微米燃料的特点,进行了生物质微米燃料旋风燃烧实验。在实验工况下,随着空气过剩系数(0.9~1.3)逐渐增大,炉膛内各断面的温度变化呈相同的趋势,先增加后减小,且各断面之间的温度有明显梯度变化,当空气过剩系数等于1.2时,各断面的温度同时达到最大,最高温度可达1200℃;较小的燃料粒径能获得较好的燃烧效果;微米燃料充分燃烧后,烟气中SO2、CO、CO2的浓度很低,燃烧造成环境污染轻微;利用碱酸比对由松木制成的微米燃料的结渣性能进行评价,该生物质微米燃料具有中等结渣性。     

中型流化床中的生物质气化实验研究

以空气为气化介质,在中型流化床反应器上进行了生物质(木屑)气化实验研究。考察了当量比ER(0.20～0.34)、气化温度(670～820℃)对气化结果的影响,初步探讨加入二次风对气化的影响。在实验研究的条件范围内,煤气热值在5650～6665kJ/m3范围内变化,生物质产气率在1.51～2.26m3/kg之间变化,碳转化率在74.3%～90.8%之间变化,气化效率达到61.8%～78.1%;加入适量二次风可以提高气化效率和碳转化率,减少焦油含量。实验结果表明:此流化床气化炉当气化温度在720～770℃之间,当量比ER在0.24～0.28之间时,气化效果最好,此时煤气热值可达到6400～6600kJ/m3,产气率为1.75～1.95m3/kg,碳转化率为83%～89%,气化效率高达71%以上。     

高灰熔点煤加压气流床气化特性

在25 kg/h规模的沉降式加压气流床气化实验装置上,研究了高灰熔点煤种在固态排渣温度范围内的气化特性及灰渣熔融特性.结果表明,气化温度、碳转化率均随O/C物质的量比的增加而增加,冷煤气效率则随O/C物质的量比的增加旱现先增大后减小的变换规律;本实验条件下,最佳O/C物质的量比在1.0～1.2之间,此时冷煤气效率达最大值(42%左右),相应碳转化率为90%;对最佳工况下气化炉底部、旋风分离器和布袋除尘器内的灰渣进行SEM分析表明,该工况下气化炉底部、旋风分离器内的灰渣在整体上仍以固态形式存在,只是有部分低熔融成分发生熔融,其熔融部分的粒径在数微米左右,而布袋除尘器内的灰渣没有发生熔融现象.     

松木屑水蒸气催化气化制氢及其大物料量气化动力学研究

利用松木屑在自制固定床气化系统上进行水蒸气催化气化实验研究.考察反应温度、水蒸气/生物质比(S/B)以及催化剂加入量对气体成分、产氢率和潜在产氢率的影响.结果表明:反应温度为850℃、S/B为3.27、催化剂量,木屑进料量比为2%时合成气品质较优,氢气浓度可达40.13%,产气率为0.718m3·kg-1.该文也进行大物料量松木屑催化气化等温热重实验研究,加入催化剂使木屑气化反应活化能降低,加快了反应进程.     

生物质快速热解及水蒸气气化实验研究

对生物质气流床气化过程进行了小型台架实验研究,建立生物质气流床气化小型实验台架,进行生物质快速热解和水蒸气气化的实验,实验表明:温度提高有利于提高产品气的产率、气化过程的碳转化率和气化效率,但温度过高会促进CH_4的重整反应、水气变化反应、降低CO、甲烷含量,从而影响产品气热值。粒径对气化结果有着一定影响,粒径对气化结果的影响主要体现在固相内部升温速率和最终温度上,粒径越小,颗粒升温越快,能达到的最终温度越高。水蒸气气化过程中,适当的水蒸气的通入能大量提高产气中的H_2、CO的占比,提高碳转化率和H_2/CO的比值,碳转化率在S/B比为1.4时达到最大值96%,此时气化效率也高达94%,水蒸气的通入过量会导致炉内温度下降,各项评价指标均开始下降,降低燃气品质。     

不同气化剂下海藻粉在气流床下气化特性试验研究

为考察O2/水蒸气和O2/CO2作为气化剂对海藻粉气化特性的影响,在自制的小型生物质气流床气化炉上开展海藻粉在气流床下气化特性试验研究。当氧气/生物质比（O/B）为0.3、气化温度为1200℃时,不同水蒸气/生物质比（S/B=0～1.2）对合成气组成有较大影响,其中H2产量的上升趋势最为明显,S/B=1.2时比单纯氧气气化提高了81.4%。而在O2/CO2气化条件下,由生物质产生的CO2随二氧化碳/生物质比（CO2/B）的增加而下降,当CO2/B=0.9时,H2、CO的产量分别比单纯氧气气化提高了33.9%和75.8%,热值由5521 kJ/m3上升至8576 kJ/m3。结果表明,如果以提高热值为制取合成气的目标时,添加CO2在一定范围内可以达到水蒸气的效果,同时降低了系统能耗及简化了气化设备。     

中药渣循环流化床热解气化试验

对含水率为20%的六味地黄丸药渣进行气化试验研究,采用空气预热装置将气化剂空气由常温加热为约200℃的热空气,研究了在两种不同温度的气化剂条件下,空气当量比ER对气化特性的影响,并讨论了水蒸气配比S/B对气化特性的影响。结果表明:随着空气当量比的增加,循环流化床炉内气化温度逐渐升高,燃气热值和燃气中焦油含量均逐渐降低,气化效率则先增大后减小。当气化剂为常温冷空气时,理想空气当量比为0.26~0.30,燃气热值为4 400~5 000 kJ/m3,气化效率为67%~70%;气化剂为200℃热空气时,理想空气当量比为0.24~0.29,燃气热值为4 700~5 700 kJ/m3,气化效率为73%~75%;随着水蒸气配比的增加,炉内温度逐渐降低,焦油含量逐渐升高,燃气热值先增加后减小,当S/B为0.4时,燃气热值可达6 100 kJ/m3。研究结果可为中药渣的资源化处理与利用提供参考。     

中药渣水蒸气气化制备合成气研究

以中药渣为原料进行水蒸气气化实验,研究气化温度、水蒸气与生物质质量之比(S/B)对产气流量、气体产率、产气组分、碳转化率、燃气热值以及气化效率的影响。研究结果表明:气化温度的升高能够促进气化反应的进行,提高产气品质和气化效率;一定量的气化剂水蒸气可提高气化效率,但是过量的水蒸气会影响气化效果;气化温度为800℃,S/B为1.0时,气化效果最佳,气化效率高达72.91%;中药渣具备良好的水蒸气气化特性。研究结果可为中药渣资源利用提供理论参考。