串行流化床生物质气化制氢试验研究

基于串行流化床生物质气化技术,以水蒸气为气化剂,在串行流化床试验装置上进行生物质气化制氢的试验研究,考察了气化反应器温度、水蒸气/生物质比率(S/B)对气化气成分、烟气成分和氢产率的影响。结果表明:在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N_2的富氢燃气,氢浓度最高可达71.5%;气化反应器温度是影响制氢过程的重要因素,随着温度的升高,气化气中H_2浓度不断降低,CO浓度显著上升,氢产率有所提高;S/B对气化气成分影响较小,随着S/B的增加,氢产率先升高而后降低,S/B的最优值为1.4。最高氢产率(60.3g H_2/kg biomass)是在气化反应器温度为920℃,S/B为1.4的条件下获得的。     

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。     

生物质热解气化特性分析

通过对玉米秆、小麦秆、棉花秆、稻草、松木屑等生物质进行热重分析和差热分析,分析了生物质气化过程的裂解机理。研究中采用松木屑作为气化原料,得出了气化温度、压力、水蒸气加入量等反应条件对气化产物的产率、组成成分及焦油产率的影响规律,研究结果表明,温度对生物质气化的影响最大,当温度为800℃时气体的产率最高。     

生物质气化—燃料电池发电系统性能分析

建立了基于热力学平衡的生物质气化模型,利用平衡模型分析了气化过程的特性,研究了气化过程的反应规律及各种因素对气化性能指标的影响,详细分析了当量比及物料湿度对气体产物成分及气化产物热值的影响.同时,建立了以生物质气为燃料的固体氧化物燃料电池的数学模型,该模型考虑了燃料电池的能斯特电动势及各种极化损失.利用建立的模型分析了操作参数以及物料湿度和生物质种类对生物质气化—燃料电池发电系统性能的影响.结果表明,生物质气化—燃料电池发电系统的发电效率可达30％,热电联产效率最高可达95％以上.     

生物质烘焙预处理对气流床气化的影响

为考查生物质在烘焙预处理过程中的能量产率和颗粒研磨变化规律及对气流床气化总体效率的影响情况,在一套小型烘焙试验台上,对4种不同种类的生物质进行烘焙试验,并对固体产物研磨后进行粒径分析.最后通过小型生物质气流床进行气化试验.结果表明:生物质的能量密度随着烘焙温度的提高而升高,其中,中温烘焙(～250℃)能获得较好的固体和能量产率,减少能量损失;烘焙温度是烘焙过程中最重要的影响因素;烘焙可减少生物质研磨时的电耗,使其易磨;气流床气化试验中,烘焙生物质能够改善煤气成分,提高气化的总体效率.总之,在生物质气流床气化过程中,烘焙预处理能为生物质的粒径减小和随后的大规模利用提供了-个良好的解决途径.     

玉米秆和烘焙玉米秆层燃过程中氮的释放

燃烧固体燃料产生的酸性气体,如HCl、SO_2、NO_x等造成了严重的环境污染,因此国家规定了严格的排放标准。在燃烧替代燃料时,必须研究氮氧化物等的排放,以加强对其生成的控制。本实验利用便携式傅里叶红外光谱仪(FTIR)测量了玉米秆在固定床层燃过程中氮的释放情况,比较了原生物质和烘焙生物质层燃过程中NO、HCN、NH_3等气体的释放,发现原玉米秆层燃时HCN是最主要的含氮气态产物,而烘焙生物质层燃时NO是氮的最主要释放产物,此外原生物质层燃时HCN的释放量大于NH_3,而烘焙生物质NH_3的释放量大于HCN。     

基于铁矿石载氧体的生物质化学链气化机理研究

在单批次进料小型流化床上,以稻壳为生物质燃料,研究了床料、气化温度、水蒸气体积分数以及载氧体载氧量与生物质含碳量的摩尔比(O/C)对生物质化学链气化反应特性的影响,并考察了铁矿石的长期交替氧化还原过程中的反应特性,分析了在小型流化床,水蒸气气氛气化条件下,铁矿石载氧体在反应过程中主要的反应以及反应后的铁矿石的床料变化。研究表明:在载氧体条件下,生物质的碳转化率显著增大,随着反应温度的升高,合成气中的H_2和CO的体积分数也相应升高。在温度不变情况下,随着水蒸气比例的升高,CO_2和H_2的体积分数显著上升。伴随着O/C摩尔比的升高,CO和H_2均显著下降。因此,在不同的反应条件下,铁矿石在生物质化学链气化过程中对反应速度、合成气比例等均有明显的作用,对研究生物质的综合利用具有一定的意义。     

生物质气化对减少CO_2排放的作用

分析了生物质利用过程中几种能量利用系统的特点及整体效率 ,论述了生物质和矿物燃料在 CO2 排放方面的不同特点 ,分别得出产生单位有效能源时 CO2 的排放值。通过比较发现 ,高效的生物质利用技术相对于矿物燃料 ,可以减少 CO2 排放 90 %左右。这充分证明利用生物质替代矿物燃料是减少 CO2 排放的有效措施之一 ,而气化技术是高效利用生物质的重要途径。     

生物质气化过程的可视化研究

生物质燃料种类多,气化过程复杂多变。生物质燃料气化反应条件、规律及反应物的研究,是生物质气化技术研究的重点。文章提出将电容层析成像技术用于生物质气化过程的可视化监测;采用COMSOL建立了生物质气化炉电容层析成像模型;分析了不同生物质介质对电容敏感场的影响。文章通过仿真计算求取灵敏度矩阵及电容值;应用串联的归一化模型对电容值进行归一化处理;应用两种不同算法对气化炉内不规则介质进行成像,对生物质气化过程可视化监测做了有益的探索。     

生物质气化与微型燃气轮机联合发电系统模拟分析

为了研究不同生物质对生物质气化与微型燃气轮机联合发电系统运行特性的影响,搭建了联合发电系统的模型.以木屑、秸秆、食物垃圾为原料,气化过程确定了这3种生物质的最佳空燃比依次为1.4、1.6、1.9,将相应条件下的生物质气作为微型燃气轮机的燃料,研究生物质气初温变化对燃气轮机及联合发电系统运行性能的影响.在机组输出功率为额定值时,生物质气初温由环境温度升高到450℃,所需要的生物质流量减小,联合发电系统净效率增加;在保持燃气轮机输出功不变的条件下,增设回热器,引起燃烧室出口温度升高,排烟温度降低,燃料流量减少,燃气轮机发电效率和联合发电系统净效率增大;增设回热器及提高生物质气初温均有利于减少联合发电系统中SO2、SO3的排放且不利于减少NO的排放.     

生物质半焦CO2气化反应动力学研究

采用热天平研究生物质半焦CO2气化反应动力学特性。考察半焦粒径、热解制焦温度以及热解制焦气氛对气化反应碳转化率的影响。采用随机孔模型、未反应芯缩核模型和混合模型对生物质半焦气化反应速率随碳转化率变化的趋势进行拟合,并求出半焦气化的动力学参数,结果表明随机孔模型的拟合效果最好。     

Characterisation of fuel bound nitrogen in the gasification process and the staged combustion of producer gas from the updraft gasification of softwood pellets

This paper presents experimental results derived from test runs performed with a laboratory-scale updraft fixed-bed gasifier coupled to a combustion chamber to produce data for the characterisation of fixed-bed gasifier operation and to investigate the release behaviour and the conversion of fuel-bound nitrogen during gasification and subsequent staged combustion of the producer gas using softwood pellets. Spatial temperature profiles and the composition of the producer gas of the gasifier have been measured for different air flow rates. In addition, the concentrations of relevant nitrogenous gas species including tars have been measured in the producer gas and at different positions in the combustion chamber. The air flow rate has a significant influence on the composition of the producer gas and the temperature profile of the packed bed of the gasifier. Results show that during updraft fixed bed gasification almost the entire fuel-bound nitrogen is released as N bound in tars from the packed bed and is then subsequently released as HCN, NO, NH₃ and N₂ as a result of tar cracking during combustion. This strong N-fixation in the tars was not expected and is of great relevance concerning NO_x formation during combustion of the producer gas.     

超临界水中木质素/CMC催化气化制氢

在间歇式高压反应釜中,以碱性化合物K_2CO_3和Ca(OH)_2以及Ru/C为催化剂,对木质素在超临界水中的气化制氢特性进行了实验研究。结果表明:3种催化剂都有较好的催化作用,其中Ru/C的效果最佳,几种催化剂混合使用的效果要比单独一种催化剂使用时好,但是其提高的幅度不很明显。另外,随着温度的升高,H_2和CH_4的产气量以及氢转化率等都相应的升高。     

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.     

1MW木粉气化发电系统的运行特性分析

通过对海南三亚木粉发电系统的运行状况分析，结果发现：气化过程中所夹带的飞灰以及所生成的焦油是影响发电系统正常运行的主要因素，显热损失和飞灰中没有完全气化的碳损失是导致气化发电系统效率下降的主要原因。同时考查了气化过程中污染物排放情况及添加焦油裂解催化剂对气体成份和焦油裂解的影响，对改进今后生物质气化发电系统的大型化设计具有一定的指导意义。     

稻壳旋风空气气化器的数值模拟

在计算流体力学软件FLUENT的平台上,以稻壳旋风空气气化器为原形,选择了合理的数学模型,对稻壳旋风气化器的气化过程进行了模拟.模拟再现了反应温度及5种主要气体在气化器中的分布规律,讨论了风量对最终燃气成分的影响.通过对计算结果和试验数据的比较分析,验证了计算结果的正确性,为进一步开展生物质气化方面的研究提供了理论依据.     

生物质富氧气化特性的研究

富氧气化是先进的中热值气化方法之一，具有设备体积小，运行稳定等优点。从富氧气化的原理出发，分析氧气浓度，气化当量比等因素对气化结果的影响，并在实验的基础上，分析讨论提高了富氧气化经济性和实用性的途径，总结得到的循环流化床富氧气化的最佳运行条件：氧气浓度，气化当量比约０．１５。     

生物质等离子体气化研究

在热等离子体提供的高温、高能量反应环境中，进行生物质的快速热解气化研究。生物质的等离子体热解气化产物由固体残渣和气体组成，无焦油存在。气体产物中主要以化学合成气（H2和CO为主。增加水蒸气流量，H2和CO含量之和均在96％以上，且V（H2）／V（CO）比率为0．90～1．15，气体产率达到2．0L/g，碳的气相转化率很高。     

生物质费托合成制取液体燃料的仿真及分析

以生物质费托合成制取液体燃料工艺为基础,利用Aspen Plus软件建立其流程的仿真模型,研究各单元操作参数变化对航空煤油产量的影响,并在最优工况下对系统进行能量分析.结果表明:生物质气化单元对航油产量的影响主要来自产物合成气中H2与CO物质的量之比(H2/CO),最优操作条件为T=750℃,P=0.1 MPa,进口水...     

太阳能驱动生物质气化多联产系统研究

提出一种太阳能驱动生物质气化的动力多联产系统,利用聚光太阳能驱动生物质热化学气化反应,生成的合成气在合成反应单元中被转化为天然气,未反应的合成气直接用于联合循环系统发电.该文对系统进行热力学性能分析,探究了气化温度和水煤气转换单元对系统性能的影响.结果表明系统的一次能源效率为44.63％,产物中合成天然气和发电量之比为...