稻壳与水蒸气分段热解气化流程模拟EI北大核心CSCD

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800~1000℃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%。     

水分对城市生活垃圾热解气化特性影响的试验研究

利用自行设计的大物料量等温热重实验装置及气体产物在线分析装置,就气化反应温度段600～800℃的范围内,水分对城市生活垃圾热解气化特性影响进行了实验研究。通过对比有无水蒸气工况下的实验结果,分析了水蒸气对垃圾热解气化各反应段的影响,着重研究了产气量、产气成分及产气热值在不同温度下受水蒸气影响的变化规律。结果显示,水蒸气对垃圾热解气化失重过程的影响十分微弱,而对气态产物的重整和二次裂解的影响比较明显,温度越高影响越剧烈。尤其是800℃时,水蒸气的存在使得产气量大幅提高,可燃气成分如CO、CH4及H2的含量增大,产气热值增加。     

生物质流化床空气水蒸气气化模拟

生物质气化是一种可有效利用生物质能源的热化学转化技术。该文利用大型化工流程模拟软件Aspen Plus建立生物质在流化床气化炉内空气水蒸气气化模型,并研究气化温度对产气组分的影响。将模拟结果与试验结果进行了对比,吻合良好,表明该模型具有一定的适用性。利用灵敏度分析功能研究了空气当量比(equivalence ratio,ER)和水蒸气/生物质质量比(S/B)对产气组分、热值以及气化效率的影响。结果表明:提高气化温度,产气中H2和CO2含量增加,而CO和CH4含量减小;在空气当量比为0.27时气化效率最高;当S/B取1.3~1.7范围时,产气热值较高,可达11.8MJ/m3。     

贝壳对生物质气化的催化作用研究

贝壳的主要成分为CaCO3,以贝壳为催化剂考察其对木屑生物质气化的催化效果。通过在不同剂料比及温度条件下生物质的的产气特性实验发现:水蒸气气氛中贝壳对木屑生物质最佳催化温度在750~950℃之间;贝壳主要加快催化含碳大分子裂解,气化效率与产气中H2+CO总含量以及H2/CO比有关;水蒸气气氛下,当温度为950℃、剂料比为20%时,碳转化率为94%,物料能量转化率为81%,比同温度下纯生物质的碳转化率和能量转化率分别提高了10.3%和6%。     

串行流化床生物质气化制取合成气试验研究

串行流化床气化是一种崭新的气化技术,可将气化和燃烧过程分隔开,气化反应器和燃烧反应器之间依靠惰性固体载热体进行热量传递。以水蒸气为气化介质,在小型串行流化床试验装置上进行生物质气化制取合成气的试验研究,探讨气化反应器温度T、水蒸气与生物质比率S/B对气化结果的影响。试验结果表明,燃烧反应器内燃烧烟气不会串混至气化反应器,该气化技术能够稳定连续地从气化反应器获得不含N2的高品质合成气。随着气化反应器温度的提高,合成气中j(H2)/j(CO)减小,合成气产率增加,热值降低,总碳转换率先升高而后保持不变。随着S/B的增大,合成气产率和总碳转换率均先升高而后降低,S/B的最佳值为1.4。在试验阶段获得的最高合成气产率为1.87 m3/kg,合成气热值为13.20 MJ/m3,总碳转化率为91%。     

生物质气化特性的实验研究

在小型固定气化炉和中型气化炉内对典型生物质进行气化实验,分别采用空气、氧气及水蒸气作为气化介质。实验分析了物料、气化温度、气化剂及气化剂流量等影响因素发生变化时对气化产气特性的影响。研究表明,物料含可燃质高时,产气品位也好;随着气化温度的升高,产气中可燃气含量增加;空气作气化剂时产气的热值低于氧气作气化剂时的产气热值;气化剂的流量发生变化时,气化产气成分也相应改变。     

生物质颗粒燃料的多孔床料流化床气化试验研究

在自制的小型常压流化床内采用多孔介质床料对生物质颗粒燃料进行气化试验,分别考察了富氧气氛下温度和氧气浓度、水蒸气气氛下温度和水蒸气流量及不同种类多孔床料对生物质颗粒燃料气化的产气成分及产气热值的影响.试验结果表明:随气化温度的升高,产气中H2含量增加,CH4含量降低,产气热值降低;氧气浓度对气化有一定影响,在试验条件下,增大氧气浓度可以提高产气中H2含量;随着水蒸气流量的增加,产气中H2含量从11.89%增加到45.77%,但产气热值降低;在3种不同的多孔介质床料中,以沸石为床料时气化产H2效果最好.     

基于Aspen Plus平台的污泥富氧气化模拟

以污泥为研究对象,利用Aspen Plus软件建立气化反应模型,对生物质高温氧气气化进行模拟计算。探讨了不同反应条件,包括空气当量比、气化压力以及污泥含水率对气化温度、气化产物、产气热值的影响。结果显示,污泥高温氧气气化得到的可燃气体主要成分为CO、H2、CO2和H2O,H2S含量很少,CH4含量基本为零;污泥含水率的增加,必须提高空气当量比才能确保气化温度在1 000℃以上;随着空气当量比的增加,CO和H2含量降低,产气的热值也降低;随气化压力的升高,H2S和CH4的含量增加,但CO和H2的含量却降低,产气的热值随压力的增加略有提高。     

热管式生物质气化炉间接气化模拟研究

建立了热管式生物质气化炉间接气化的动力学模型,研究气化温度和水蒸气与生物质添加量之比(简称为S/B)对气体组分、热值和气体总产率的影响。结果表明:H2和CO的体积分数随着气化温度的升高而增加,CO2的体积分数随着温度的升高而减少;增加S/B有利于H2和CO2的产生,不利于CO的生成;生物质气化气体产物中H2的体积分数在50%~60%之间时,气体热值可高达10MJ/m3。     

秸秆类生物质加压气化特性研究

采用热重分析与气相色谱分析(TG-GC)相结合的方法,开展了水蒸气气氛下生物质(麦秸)加压气化特性研究,探讨压力对反应动力学特性与气化产物的影响。实验结果表明生物质常压气化与加压气化特性有显著差异;加压条件下,麦秸的气化反应过程受化学反应动力学和扩散作用控制。麦秸水蒸气气氛下的热解阶段可视为一级反应,半焦气化阶段视为缩核反应;加压下热解、气化的表观活化能和频率因子均随反应压力的提高而增加。水蒸气对生物质热解气化具有活化作用,相比N2气下麦秸的表观活化能降低。此外,生物质水蒸气气化产物中H2浓度最大,达到50%以上,表明水蒸气是生物质气化制氢适宜的气化介质;随着气化压力的提高,CO2和CH4浓度增加,而CO浓度降低。     

废弃物与煤混合气化产气特性的试验研究

采用气化焚烧炉对典型城市固体废弃物与煤的混合物料进行气化试验,气化介质分别为空气、氧气及水蒸气。研究了物料、气化温度、气化剂及气化剂流量等对气化产气特性的影响,结果表明,当物料含可燃质高时,产气品位好;空气作气化剂时产气的热值低于氧气作气化剂时的产气热值;当气化剂为氧气时,加入适量的水蒸气可提高产气品位;气化剂的流量发生变化时,气化产气成分相应改变;气化温度升高后,产气中燃气含量有所增加。     

垃圾衍生燃料气化动力学特性研究

采用气化工艺处理城市固体废物不仅可以从中回收能源,同时还可以降低二次污染的影响。采用热重分析法对垃圾/生物质为1:1、1:2、1:3和纯生活垃圾的RDF样品进行气化研究,通过分析不同物料比、不同升温速率、不同气氛、不同终温对RDF气化反应过程的影响,得出RDF气化反应动力学参数。研究表明随着升温速率的增加,产气中H2的产量呈上升趋势,CO和CH4的产量先升高再降低;随着O2含量的增加,RDF的气化效果越来越好,其气化产气中H2的含量呈上升趋势。     

基于响应面法的生物质半焦催化气化试验EI北大核心CSCD

以海泡石为载体制备生物质气化的碱金属催化剂,开展了低温水蒸气条件下的麦秸半焦催化气化试验。采用响应面设计法,进行3-level中心组合设计试验,构建半焦气化性能指标(氢气产率RH2、碳转化率XC、反应速率YC)与催化剂制备参数(K2CO3负载量、催化剂煅烧温度)的响应曲面,对半焦气化性能进行效应分析和优化。研究结果表明:K2CO3负载量对半焦气化反应的影响极显著;催化剂煅烧温度对氢气产率、碳转化率影响显著;二者对氢气产率、碳转化率还存在一定的交互效应。利用Design Expert软件优化,得到最佳的催化剂制备参数为:煅烧温度728℃、K2CO3负载量25.8%,在此优化条件下的试验结果显示RH2?103.67 mol/kg、XC?96.48%、YC?1.28%/min,与模型预测值一致。气化温度对半焦气化有着重要的影响,低于700℃时,气化反应受到抑制,且试验表明海泡石是生物质低温气化制取富氢气体的一种合适的催化剂载体。     

基于响应面法的生物质半焦催化气化试验

以海泡石为载体制备生物质气化的碱金属催化剂,开展了低温水蒸气条件下的麦秸半焦催化气化试验。采用响应面设计法,进行3-level中心组合设计试验,构建半焦气化性能指标(氢气产率RH2、碳转化率XC、反应速率YC)与催化剂制备参数(K2CO3负载量、催化剂煅烧温度)的响应曲面,对半焦气化性能进行效应分析和优化。研究结果表明:K2CO3负载量对半焦气化反应的影响极显著;催化剂煅烧温度对氢气产率、碳转化率影响显著;二者对氢气产率、碳转化率还存在一定的交互效应。利用Design Expert软件优化,得到最佳的催化剂制备参数为:煅烧温度728℃、K2CO3负载量25.8%,在此优化条件下的试验结果显示RH2?103.67 mol/kg、XC?96.48%、YC?1.28%/min,与模型预测值一致。气化温度对半焦气化有着重要的影响,低于700℃时,气化反应受到抑制,且试验表明海泡石是生物质低温气化制取富氢气体的一种合适的催化剂载体。     

生物质气化新技术研究进展

对生物质紧凑型UNIQUE气化工艺和多级气化工艺进行了介绍,并对目前多联产工艺路线进行了说明,分析了等离子体气化和超临界水气化等生物质新型气化技术原理,指出了等离子体气化主要应用于废物处理,其优势是产气中H_2和CO含量高,CO_2和焦油含量低,热值高;超临界水气化的主要优点是湿生物质无需预干燥。     

生物质高温空气气化的分析与探讨

简述了生物质高温空气气化的工作原理 ,对气化的两个阶段进行了详细探讨 ,就气化参数对生物质高温空气的影响进行了深入分析 ,结果发现 :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     

生物质掺混比例对煤气化特性影响的试验研究

在鼓泡流化床上研究松木屑和褐煤的共气化特性.在空气当量比为0.26的工况下,研究松木屑掺混比例0～100％对反应温度、产气组分、气化气热值、碳转化率和气化效率等参数的影响.结果表明:当木屑掺混比例从0％增加至100％时,反应温度逐渐降低,CO的体积含量从9.58％增加至17.29％,H2的体积含量从5.78％增加至6.50％,CO2的体积含量从14.25％下降至11.71％,CH4和CnHm的体积含量变化不大,呈先增加后降低的趋势,在掺混比例为50％时达到最大.气化气低位热值、碳转化率和气化效率均增加,在掺混比例为50％时,松木屑和褐煤共气化协同作用明显.     

生物质物料气化产气特性的研究

在自行设计的气化燃烧两段炉中对4种常见的生物质物料进行了十几种不同工况的气化试验。分别研究在不同温度、不同气化介质、不同流量下，由气化生成的合成气中各组分含量和热值的变化趋势及规律。结果表明：(1)随着温度的升高，CO和H2含量增高；(2)水蒸气的加入显著提高了H2的含量；(3)在试验条件下，给料量为5kg／h、富氧流量为4．5m^3／h时，气化效果较好。     

10.8 MW农林废弃物循环流化床气化装置性能试验研究

作为全国首个以高钾氯含量秸秆为主要原料的生物质气化耦合发电项目,某10.8 MW生 物质气化耦合燃煤发电厂成功实现未成型复杂多变特性农林废弃物的大型工业混合气化。为探究不同气化温度对大型农林废弃物循环流化床气化装置性能的影响,该电厂开展了额定负荷下50%稻壳-50%林业废弃物为燃料的性能测试试验。结果表明:当气化温度从700 ℃升至750 ℃时,可燃气组分体积分数和混合生物质气化后的湿燃气低位热值均先增加后减小;气化燃气中焦油质量浓度有微小上升,气化效率和气化热效率不断增加;750 ℃时,气化效率和气化热效率达到最大,分别为70.16%和89.16%。研究结果可为大型工业气化装置混合气化的优化运行提供一定的数据支持。     

串行流化床生物质催化制氢模拟研究

氢是未来理想的清洁能源,寻求大规模的、洁净的、廉价制氢技术是各国科学家共同关心的问题。该文提出串行流化床生物质制氢技术,将生物质热解气化和燃烧过程分隔开,气化反应器和燃烧反应器之间依靠催化剂颗粒进行热量传递,分析了串行流化床生物质制氢的化学反应机理,实现生物质催化气化高效制氢。利用Aspen Plus软件,建立串行流化床气化反应器模型,对生物质催化气化制氢进行了模拟计算,研究了气化过程中温度、催化剂种类(方解石、菱镁矿和白云石)、以及催化剂与生物质配比等变化因素对生物质气化制氢的影响。结果表明催化剂中CaO组分对生物质气化制氢过程的催化作用非常显著,气化反应温度为 700-750℃时较为适宜。