STQ-Ⅰ型生物质炭气油联产系统评价分析

介绍了焦作市秸秆燃气设备工程有限公司开发研制的STQ—Ⅰ型生物质炭气油联产系统，对其生产工艺、设备及经济效益作了分析，该系统在利用可再生能源方面探索出了一条新的路子。     

生物质气化过程燃气净化技术研究进展

生物质燃气必须经过净化后才能进行使用。文章针对生物质气化过程中燃气净化效率低、焦油脱除困难等问题,对不同种类燃气净化设备(机械式、过滤式、洗涤式和静电式)的优缺点进行了对比研究,并对利用多级设备联合净化燃气的技术措施和方法进行了分析,深入探讨了生物质燃气在净化过程中面临的问题。同时,基于我国农村小型生物质气化站低成本、低能耗、高效率的要求进行考虑,指出开发高效低廉的适用于农村小型生物质气化站的多级燃气净化系统是促进生物质气化集中供气推广的关键技术。     

生物质气化发电技术讲座(4)生物质燃气净化技术

生物质气化燃气含有各种各样的杂质,杂质的主要成分列在表1中。各种杂质的含量与原料特性、气化炉的形式关系很大。燃气净化的目标就是要根据气化工艺的特点,设计合理有效的杂质去除工艺,保证后部气化发电设备不会因杂质的存在而导致其磨损腐蚀和污染等问题。(1)燃气高温过滤生物质气化燃气含有大量的微小的焦炭颗粒和灰,由于焦炭的密度和直径都很小,一般旋风分离器难以去除,即使用非常高效的旋风分离器,燃气中的颗粒含量也很难降到5～30g/m3。在这种情况下,比较好的净化方法是过滤。由于焦油在表1燃气中各种杂质的特性杂质种类典型成分可能…     

生物质热解油的系统利用及脱水脱酸工艺

对生物油组成及组分馏程分布进行分析,基于处理量1000 kg/h中试流程设计,提出以燃料为主线、化学品为增值点的产品系统利用方案。针对生物油分离精制的关键环节——水和酸的分离,设计2种满足不同产品需求的精馏流程,可得到低酚木醋液产品的两塔方案和在此基础上增加粗乙酸产品的三塔方案,并通过调整各塔产品分割比例和操作压力,实现塔器间热量耦合,降低能耗。结果表明:2种方案分别可分别节约蒸汽和循环水消耗40%和33%,得到的木醋液中酚类含量均不超过0.22%,可保证农牧用产品的安全性。     

生物质燃气中焦油净化的试验研究

对生物质燃气中焦油的净化进行试验研究,通过在喷淋塔前设置空冷塔的焦油净化系统,并以稻秸秆为原料考察热解温度对生物质燃气中焦油在空冷塔和喷淋塔中的分配情况及化学组成的影响。结果表明,生物质燃气中80%的焦油可在空冷塔中富集,当热解温度由500℃升至750℃时,空冷塔中焦油的占比由84.26%降至80.55%,喷淋塔中焦油占比由15.74%升至19.45%;生物质焦油中超过99%、81%、84%和93%的酚类化合物、烷烯烃、含氮化合物和含氧化合物(除酚类化合物外)在空冷塔中富集,而超过76%的芳烃及其衍生物在喷淋塔中富集。     

生物质气流床气化的热解前处理工艺

考察了热解作为生物质气流床气化前处理工艺的可行性,热解温度对气、液、固3种形态产物的产率和各方面的性能有不同程度的影响。通过半焦的电镜图片分析,证实了热解后生物质的多孔结构比较明显,使其有一定的吸附能力;通过元素分析比较了原料和热解产物中各元素含量的差别,说明热解可以显著提高半焦中碳元素含量,降低半焦中氧元素含量;考察了热解气中各组分在不同温度下的变化规律;通过原料和产物的热值比较,证实了热解可以显著提高气化原料的热值,为下一步的气化反应提供了有利条件。     

生物质气化制合成气净化技术研究进展

主要综述了合成气中各种污染物的气体净化技术,根据处理方式和处理温度的不同,可分为冷/热气体净化。对于固体颗粒物污染物,冷/热气体净化都采用物理去除的方式;焦油冷气体净化一般采用物理分离方式,而热气体净化可以通过高温热裂解或气化过程加入催化剂实现;含氮污染物易溶于水,因此冷气体净化大多选择用水、酸性或有机溶剂直接吸收,热气体净化通常用催化氧化的方式;相比于含氮污染物,含硫污染物使用冷气体净化既可以选择液体溶剂吸收,又可以使用多孔碳材料等固体吸附剂进行吸附,金属氧化物被认为在高温下对含硫污染物有好的吸附性能。在冷气体净化中氯化物的去除一般通过氯化铵(NH₄Cl)沉积和氯化氢(HCl)蒸气吸收两种机制进行,在热气体净化中金属可以与卤化物以卤化物盐的形式一起被去除。     

生物质热解液化技术研究与发展趋势

介绍了生物质热解液化技术,总结了该项技术在原料预处理、热解工艺和生物油分离精制3个方面的最新研究成果。在原料预处理方面,介绍了微波干燥、烘焙和酸洗3种方法;在热解工艺方面,介绍了催化热解和混合热解两种新工艺;在生物油分离精制方面,介绍了催化加氢、催化裂解、催化酯化、乳化燃油和分离提纯5种新技术,并分析展望了生物质热解液化技术的产业化发展趋势。     

我国生物质热解特性及工艺研究进展

我国秸秆和畜禽粪便等生物质原料的产量非常丰富,用这些量大而来源广泛的生物质原料热解制取生物炭,可用于燃料,替代化石能源,还可用作吸附剂以及土壤改良剂,用途广泛。本文从原料的种类,热解技术,工艺过程,以及影响因素等四方面,对生物质热解特性以及制取生物炭工艺研究现状进行梳理、分析与研究。依据现阶段的研究结果,阐明未来应在秸秆原料基础特性、秸秆热解特性、优化不同地域间的秸秆热解工艺以及畜禽粪便热解制炭等方面着手进行深入研究。     

稻壳连续热解特性研究

在自行研制的生物质连续热解反应装置上进行稻壳连续热解和二次裂解实验研究。随着稻壳热解温度的提高,炭产率降低,气体产率增加,液体产率先增加后减少;随着滞留时间的减少,炭产率、液体产率增加,气体产率减少。稻壳热解气以CO2和CO为主,且二者为竞争关系,热解温度提高,CO2产量降低,CH4、H2、C2H4、C2H6产量增加,CO的产率变化不大;滞留时间对热解气组分影响不大。二次裂解温度提高,裂解气中的H2、CH4、C2H4含量明显增加,二次裂解温度为800℃时,H2产率达到12%。稻壳500℃热解挥发物600℃二次裂解木醋液中醋酸含量高达49.44%,焦油中检测到的物质主要为丙酮和异丙醇。     

生物油燃烧技术研究进展

生物油可以在锅炉中单独燃烧或者与化石燃料混合燃烧用于供热和发电,可以与乙醇、甲醇和柴油等混合燃烧以驱动柴油机发电,也可以直接应用于燃气轮机中.文章分析了由于生物油燃料特性的限制而引起的燃烧应用问题和相应的解决方法.分析表明,生物油与化石燃料在锅炉和燃气轮机中混合燃烧最具有大规模应用的可能性,在柴油机中燃烧是最有开发前景的应用技术.     

生物质热解制炭与制气一体化研究

在自行设计的管式炉上进行生物质热解制炭与制气一体化研究,对生物质种类和热解终温两个因素进行了实验和分析,得到了生物质热解过程中气体析出的规律和固体炭的产率。当以制炭和制气一体化为目的,在4种生物质原料中选用麦秆,热解终温选择500℃时,可以得到较大的固体炭产率和气体析出浓度。     

生物质热解燃烧过程Cl析出规律研究

用化学平衡软件“Factsage”计算了稻草秸秆在200～800℃温度范围内热解条件和500 ～900℃温度范围内燃烧条件下,与Cl相关的各种无机物质的热力学平衡分布.采用管式炉反应器,研究了秸秆在热解和燃烧条件下的Cl的析出规律.理论计算结果表明,当温度低于600℃时,Cl主要以固态KCl的形式存在;在温度超过600℃,热转化中Cl的气化析出随温度升高而增加,在氧化性气氛下该趋势加剧.管式炉实验与理论计算的生物质Cl析出率随温度升高的变化趋势总体吻合,但是析出份额上有显著差异.     

Dry and steam reforming of biomass pyrolysis gas for rich hydrogen gas

Biomass pyrolysis gas (including H₂, CO, CH₄, CO₂, C₂H₄, C₂H₆ and etc.) reforming for hydrogen production over Ni/Fe/Ce/Al₂O₃ catalysts was presented in this study. This study investigated how the operating conditions, such as the calcinations temperature of catalysts, the reaction temperature, the gas hourly space velocity (GHSV) and the ratio of H₂O/C, affect the conversion of CH₄ and CO₂ and the selectivity of hydrogen from dry and steam reforming of pyrolysis gas. The experimental results indicated that, under the conditions: the reaction temperature of 600 °C, the GHSV of 900 h⁻¹ and H₂O/C of 0.92, the reaction efficiency is the optimal. Especially, the concentration of H₂, CO, CH₄, CO₂, and C₂H_n (C₂H₄ and C₂H₆) were 36.80%, 10.48%, 9.61%, 42.62%, 0.49% respectively. The conversion of CH₄ and CO₂ reached 45.9% and 51.09%, respectively. There were all kinds of reactions during the processing of reforming of pyrolysis gas. And the main reactions changed with the operation condition. It was due to the promoting or inhibiting interaction among different constituents in the pyrolysis gas and the different activity of catalysts in the different operation condition.     

生物质热解液化技术经济分析

我国生物质资源十分丰富，但主要以各类农业残余废弃物为主，其特点是能量密度低、分布不集中，如果采用热解液化技术在产地将其先分散转化成生物油，然后再对生物油进行应用或再加工，则就避免了大规模收集和长距离运输生物质所带来的巨大困难。研究分析表明：热解液化设备的规模以每小时可处理2t农业残余废弃物较为适宜，且这种技术在我国具有良好的市场应用前景。     

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。     

生物质直接燃烧技术的发展研究

随着能源危机和环境问题的日益严重,人们不断致力于开发研究低污染、可再生的新能源。在众多的可再生能源中,生物质能是一种储量丰富、清洁方便的绿色可再生能源,具有极大的开发潜力。为了大力开发利用生物质资源,分析比较了国内外生物质直接燃烧技术发展现状,提出应根据生物质燃料的燃烧特性,开发相应的燃烧技术和燃烧设备,以实现生物质资源的大规模集中高效利用。     

微波热解生物质废弃物的研究

利用微波热裂解生物质废弃物,使其转化为可直接利用的能源,是一种非常重要的处理工艺。运用自行研发的单模谐振腔微波设备对生物质废弃物进行热解反应试验,考察了微波功率、反应时间、含水率和物料粒径对木屑热解的影响,得到较优的反应工艺条件:微波功率为2.0 kW,反应时间为8 min,含水量为20%,物料粒径为0.5~0.8 mm。分析研究了固、液、气3种热解产物:固体产物(炭)的性质得到了改善;生物油主要是芳香烃类化合物和呋喃类化合物的复杂混合物;热解气体产物主要为CO,CO2,甲烷等,热值相对较高。     

Effect of cellulose and lignin content on pyrolysis and combustion characteristics for several types of biomass

Fundamental pyrolysis and combustion behaviors for several types of biomass are tested by a thermo-gravimetric analyzer. The main compositions of cellulose and lignin contents for several types of biomass are analyzed chemically. Based on the main composition results obtained, the experimental results for the actual biomass samples are compared with those for the simulated biomass, which is made of the mixture of the cellulose with lignin chemical. The morphological changes before and after the reactions are also observed by a scanning electron microscope. The main compositions in the biomass consisted of cellulose and lignin. The cellulose content was more than lignin for the biomass samples selected in this study. The reaction for the actual biomass samples proceeded with the two stages. The first and second stage corresponded to devolatilization and char combustion during combustion, respectively. The first stage showed rapid mass decrease caused by cellulose decomposition. At the second stage, lignin decomposed for pyrolysis and its char burned for combustion. For the biomass with higher cellulose content, the pyrolysis rate became faster. While, the biomass with higher lignin content gave slower pyrolysis rate. The cellulose and lignin content in the biomasses was one of the important parameters to evaluate the pyrolysis characteristics. The combustion characteristics for the actual biomass depends on the char morphology produced.