生物质气流床气化技术的研究进展

阐述了发展生物质气流床气化技术的背景和意义,分析了生物质气流床气化技术的特征,重点介绍了国内外生物质气流床气化技术的研究进展,指出了目前该技术研究的重点及难点问题。     

双流化床生物质气化的三维全循环数值模拟

基于多相质点网格方法 (multi-phase particle-in-cell,MP-PIC)对工业尺度的双流化床生物质气化过程进行了三维全循环数值模拟。其中,在拉格朗日框架下求解颗粒团运动,采用大涡模拟法(large-eddy simulation, LES)求解气相湍流,同时考虑复杂的气固耦合以及生物质的热解、气化、均相/异相反应。首先,通过独立性检验确定了计算所需的最佳网格数与计算颗粒数,且模拟结果和实验结果对比良好。其次,揭示了流化床内生物质气化过程中的气固流动特性及气体组分分布规律,研究了床内温度、生物质粒径、曳力模型等因素对产物气体组分分布的影响。结果表明:温度升高,出口处的CO摩尔分数增加,而其余组分都减小;较小生物质粒径的气化效果要优于较大的生物质颗粒粒径;曳力模型对各产物气体组分的摩尔分数几乎无影响。     

双流化床生物质气化炉研究进展

生物质是重要的清洁可再生能源,双流化床生物质气化技术是将低品位的生物质能转化成高品位氢能的重要途径。本文阐明了双流化床气化过程的基本原理,从燃气中氢气浓度、焦油含量和装置热效率等角度,介绍了双流化床生物质气化技术的早期探索和发展现状,对目前几种典型双流化床生物质气化炉的炉型设计及相关试验研究进行了分析和总结。指出内循环双流化床气化炉结构虽然简单紧凑,但是难以避免气化室和燃烧室之间的气体串混问题;而外循环流化床通过外置返料器很好地解决了气体串混问题。分析了不同气化室优化设计方案对提升燃气品质的理论依据及其优缺点。最后对双流化床生物质气化技术的发展进行了总结和展望,指出双流化床生物质气化制氢具有非常广阔的工业化应用和发展前景。     

生物质气流床气化前的处理工艺

针对生物质气化过程面临的问题,利用慢速热解方法作为生物质气流床气化的前处理工艺并考察其可行性. 分析讨论了热解后半焦的化学组成和输送特性,并使用ASPEN PLUS模拟软件计算比较了原料与半焦的气化结果. 结果表明,半焦的能量密度随热解温度的升高而升高;热解温度在300~400℃之间,半焦的质量产率和能量产率对于气化工艺比较有利;热解后半焦的内摩擦角、休止角明显降低,堆积密度明显提高. 使用ASPEN PLUS模拟软件进行计算比较,热解温度为400℃时的气化效果最理想.     

生物质半焦的催化气化动力学特性

采用恒温热重分析法对稻草的催化气化反应动力学进行了研究,同时研究了生物质对石油焦气化的催化作用。采用修正随机孔模型对气化反应转化速率与转化率的关系进行了拟合计算,得到生物质焦气化的活化能和指前因子。结果表明,加入催化剂后半焦的气化反应活性增大,活性顺序为：加入K+半焦> 加入Ca2+半焦> 加入Mg2+半焦> 原半焦> 酸洗后半焦,表明了生物质焦能明显提高石油焦的气化活性。不同半焦气化的活化能大小顺序为：加入K+半焦<加入Ca2+半焦<加入Mg2+半焦<原半焦<酸洗后半焦,表明了生物质半焦的加入能降低石油焦气化的活化能。     

煤燃烧解耦双流化床气化反应基础研究

为确定燃烧解耦双流化床气化的气化反应条件和气化反应器的设计,在直径60 mm和高700 mm的小型流化床反应器中,采用粒径8 mm以下的锅炉烟煤以间歇气化方式在1 133 K的条件下,研究了进料方式、气化剂中水蒸汽和O2含量、以及煤料粒径等因素对煤气化生成燃气反应过程的影响,重点考察了各因素对煤转化速率的作用规律.综合各因素对C转化为燃气的速度、最大C转化率及生成气热值的影响趋势,确定了适宜的煤气化操作条件为;从流化颗粒表面附近加料,气化剂中O2体积分率5%、水蒸汽体积分率35%,煤粒径小于5 mm.在该条件下,实现60%的C转化为燃气所需要的停留时间大致为600s.     

双流化床锅炉和双流态高效洁净燃烧工艺

为了从源头控制燃煤电厂烟气污染物,实现"超低排放",在对煤燃烧过程中NOx、SO2生成机理、控制措施进行探讨的基础上,借鉴循环流化床锅炉和鼓泡流化床锅炉的技术特点,提出了双流化床锅炉技术方案及其高效洁净燃烧技术工艺,通过参数解耦等技术可以实现运行指标的优化控制,分别控制NOx和SO2的生成及脱除,从而实现煤的高效燃烧和烟气污染物的"超低排放"。通过理论分析论证和流化床运行实践佐证,双流化床锅炉及双流态高效洁净燃烧工艺可以在燃烧过程中实现污染物的"超低排放"。     

微型喷动床煤焦二氧化碳气化反应动力学

煤焦与CO2的气化反应是评价煤种气化反应活性的重要指标之一.分别在自主设计的一套微型喷动床反应装置和热重分析仪上采用等温和非等温的方法对煤焦-CO2气化反应动力学进行探讨.结果表明:神华焦和大雁焦CO2气化反应符合混合反应模型,其采用非等温分析方法由Coats-Redfern近似函数和Doyle近似函数得到的反应活化能...     

流化床作为生物质气化反应器试验研究

在流化床生物质气化炉内 ,用空气进行气化生物质 (花生壳 )的试验研究 ,分析的参数是当量比ER 0 .2— 0 .4 5 ,气化床的温度 75 0— 85 0℃和加入二次风。当ER在 0 .2 5— 0 .33,气化燃气热值为 6 .2— 6 .8MJ/m3 ,气体产量在 2 6 0— 390m3 /h ,生物质燃烧时比气化产量在 1.2 8— 2 .0 3m3 /kg之间 ,炭转化率在 5 3%— 80 %。并对 7种农、林废弃物进行了初步气化试验研究 ,生成的燃气体积分数 :CO为 14 %— 18% ,H2 一般低于 6 % ,甲烷 4 %— 12 %。燃气热值在 4 70 0— 710 0kJ/m3 。试验结果表明 ,在流化床生物质气化炉中 ,通过在悬浮空间加入二次风 ,可使燃气热值得到提高。     

3000kW生物质锥形流化床气化发电系统工程设计及应用

本文主要论述了自主研发的3000kW生物质锥形流化床气化发电机组工程，对气化发电系统的工艺过程、设备设计要点及系统运行情况分别进行了阐述。研究设计的气化发电系统工程运行结果表明锥形流化床气化炉操作弹性大，分布锥结构很好地改善了气体分布状况，最佳气化温度为710—740℃。系统运行数据表明：生物质耗量为1．77kg／kWh，每公斤稻壳产气为1．62Nm^2，系统总效率为15％，发电机转化效率25％。     

3000kW生物质锥形流化床气化发电系统 工程设计及应用

本文主要论述了自主研发的3000 kW生物质锥形流化床气化发电机组工程,对气化发电系统的工艺过程、设备设计要点及系统运行情况分别进行了阐述。研究设计的气化发电系统工程运行结果表明锥形流化床气化炉操作弹性大,分布锥结构很好地改善了气体分布状况,最佳气化温度为710～740℃。系统运行数据表明:生物质耗量为1.77 kg/kWh,每公斤稻壳产气为1.62 Nm³,系统总效率为15%,发电机转化效率25%。     

关于灰熔聚流化床粉煤气化技术的调查

通过对中国科学院山西煤炭化学研究所“灰熔聚流化床粉煤气化技术”的调查，介绍了该技术的关键和先进性、与国内外同类技术的比较以及“灰熔聚”技术面临的挑战和市场机遇。指出“灰熔聚”的工业化将是我国煤气化技术传统产业升级和改造的一次重大革新和突破，对煤气化技术的国产化、提高煤炭利用率、改善环境有十分重要的意义。     

循环流化床气化温度对稻壳气化固相产物特性的影响

为解决燃煤机组耦合生物质气化发电过程中固相产物的妥善利用问题,以稻壳为原料,在襄阳电厂6#燃煤机组耦合生物质循环流化床上,考察了稻壳气化发电时气化温度对燃气组分以及固相产物的含碳量、比表面积、微观形貌和吸附能力的影响.结果 表明:燃气主要可燃成分CO和H2随温度升高先增大后减小,当温度为775℃时达到最高值,分别为18...     

基于Fluent软件的生物质气化模拟研究

基于Fluent软件,建立流化床反应器模型,对生物质-水蒸气气化过程进行模拟,研究温度对生物质气化过程的影响,同时分析碳转化率、气体成分以及气体总产率的变化规律。结果表明:模拟结果与实验数据吻合良好,碳转化率及气体总产率随温度的升高而升高,床层高度对CO、 H₂生成具有较大影响。模拟计算条件下,氢气体积分数高达55%,这说明水蒸气作为气化介质有利于气化过程中产生更多的H₂。Fluent软件能够很好的对生物质气化过程进行模拟,可以作为生物质气化研究的一个重要工具。     

循环流化床技术在煤气化过程中的应用前景

循环流化床技术２０余年来已成功地应用于许多领域。本文结合煤气化过程原理和循环流化床反应器开发应用状况，分析了该技术用于煤炭气化过程所具有的优势及存在的问题，探讨了循环流化床技术在洁净煤气化方面的应用前景     

灰熔聚流化床粉煤气化技术加压大型化研发新进展

灰熔聚流化床粉煤气化技术历经20余年的研发和工程化放大,低压气化技术已日趋成熟,并用于氮肥企业原料气改造和新建甲醇合成厂。该气化技术可使用不同灰含量和灰熔融性温度的煤,过程效率也较高,符合我国资源特点。为此在山西省发展和改革委员会的支持下,中科院山西煤化所和山西晋煤集团合作成立的“山西省粉煤气化工程研究中心”正在建设3.0MPa加压灰熔聚流化床粉煤气化中试平台,2006年年底已建成,预计于2007年3月进行加压气化试验,2007年完成加压灰熔聚流化床煤气化工业装置设计软件包的编制,形成具有我国自主知识产权、适应中国煤炭特点的大规模加压灰熔聚流化床粉煤气化技术。本文介绍了灰熔聚流化床粉煤气化过程,指出它的优点、缺点、适用范围、技术现状和发展方向,并对加压灰熔聚气化中试技术进行了简介。     

连续进出料鼓泡流化床颗粒停留时间分布

针对双流化床气化或双床热解气化工艺中鼓泡床反应器的设计,采用脉冲法研究了Geldart B类固体颗粒在连续颗粒进料和出料的矩形流化床内的停留时间分布(RTD),考察了气速、床料高度、粒径、物料流率等操作参数对RTD的影响. 结果表明,物料流率、床料高度、粒径是影响颗粒RTD的主要因素,而气速则是次要因素. 随物料流率和粒径增加,鼓泡床内颗粒流动向平推流靠近;随床料高度增加,物料在床内的混合更加充分,颗粒流动向全混流靠近. 根据实验结果,推荐采用比理想平推流时间低9%~18%计算平均颗粒停留时间.     

流化床式生物质快速热解设备监控系统的设计与开发

介绍了自主研发的喷动循环流化床式快速热解技术.通过对流化床式快速热解设备的温度、流量及压力监控方案的研究和设计,把计算机数据采集与控制技术应用于快速热解设备的工程实践中,实现了实时检测和半自动控制,使得热解反应效率提高,同时还增加了快速热解反应操作工艺的安全性.