空气当量比对生物质和煤共气化影响的研究

采用新型床料对松木屑与烟煤的流化床共气化进行研究.在生物质掺混比例为50%的工况下,当空气当量比(ER)从0.2增加到0.28时,产气中H2的体积分数从14.1%上升到26.9%,CO的体积分数从28.9%减小到21.8%,CO2的体积分数呈上升趋势,CH4和CnHm的体积分数逐渐下降;燃气热值在ER为0.25时最大,大约为7 180 kJ/m3;气化效率为44%～53%;混合燃料的碳转化率为74%～76%.随着ER的增加,共气化的主要反应、燃料有机特性、松木屑的灰特性呈现不同的变化规律,从而对共气化参数产生影响.探求气化参数的变化规律将为共气化反应器的结构设计和运行参数的选择提供依据.     

污泥与准东煤在CO2气氛下的共气化特性研究

为探究污泥与准东煤在CO2气氛下的共气化特性,利用电加热式固定床和热重分析仪研究了共气化产气特性规律及共气化动力学特性规律,并采用Model-free Method计算了共气化反应活化能.结果表明:等温气化过程中CO、H2和CH4的体积分数随着反应的进行先升高后降低;随着准东煤质量分数的增加,可燃气中CO体积分数逐步升...     

水蒸气气氛下生物质与聚丙烯共气化产气特性数值分析

搭建生物质与废塑料共气化动力学模型,并用实验数据对其进行验证。选用6种生物质和聚丙烯作为共气化反应物,以水蒸气为气化剂,计算气化温度在300～1000℃之间、气化压强在0.1～0.8 MPa之间、聚丙烯和松木锯末质量比例在0.5～2.5之间,以及不同生物质类型等对生物质和聚丙烯共气化产气特性的影响。结果表明：松木锯末气化中添加聚丙烯后,最高产气量和最大产气速率增加,最高产气总流量提高21.46%,最高产气速率提高4.64%,H₂和CO最高产量分别提高54.27%和79.51%;压强增加不利于提高共气化产气的H₂和CO含量,有利于提高CH₄含量;6种常见生物质和聚丙烯共气化产氢量大小顺序为：果皮>棉花秆≈玉米秸秆>杨树木屑>稻秆>条浒苔;聚丙烯掺混比率增加有利于提高H₂、CO和CH₄等组分产量。     

褐铁矿催化作用下生物质高温水蒸气气化实验研究

针对生物质气化过程中焦油量大、产气率低等问题,应用高温水蒸气催化气化的方法提高了产氢率,增大了生物质能源的利用率。以内配褐铁矿粉的松木屑成型颗粒为气化原料,采用廉价易得的褐铁矿作为催化剂,以高温水蒸气作为气化剂。通过实验得出:质量分数为15.00%的褐铁矿,在气化温度750℃、蒸汽质量流量0.89kg/h条件下,1.5kg成型颗粒1h总产气量为800L,H2体积分数为55.28%,气体热值为11.31MJ/m3,与无添加相比,产气量增加了11.1%,总热能产出增加了5.78%;气化终温850℃下,产气量970L,H2体积分数57.13%,热能产出量达到了10.33 MJ。     

木屑炭水蒸气催化气化制取合成气研究

以木屑炭为原料,K2CO3作为催化剂,以固定床气化炉为实验设备,进行水蒸气催化气化木屑炭的探究。考察木屑炭水蒸气气化的炭转化率、产氢率、气体组成体积分数和H2/CO比值随K2CO3催化剂质量分数(0~8%)、水蒸气流量(0.15~0.35 g/(min·g))、气化温度(800~950℃)变化的规律。实验结果表明:K2CO3催化剂可显著提升碳转化率及产氢率,K2CO3质量分数为8%时,碳转化率和产氢率分别达到86.3%和125.6 g/kg,同时合成气中CO体积分数显著增加,H2/CO比值降至2.43。增加水蒸气流量,合成气中H2含量显著增大,H2/CO比值随之增大。温度可有效促进炭气化过程,950℃时碳转化率和产氢率分别达到84.3%和127.1 g/kg,但合成气中CO体积分数增大,H2/CO比值降至2.48。实验得到H2/CO比值在2.43~5.16范围的合成气。气化反应温度在900℃、水蒸气0.2 g/(min·g)、K2CO3质量分数3%时,碳转化率可达80.4%,产氢率109.6 g/kg,合成气中(H2+CO)体积分数82.4%,同时H2/CO比值高达3.05。     

掺混比例对生物质和煤流化床共气化特性影响的试验研究

采用新型床料在鼓泡流化床中进行了2种典型的木本和草本生物质与烟煤的空气-水蒸气气化试验,研究了生物质掺混比例对燃气组分和热值、气化效率及碳转化率等参数的影响规律.结果表明:当松木屑的掺混比例从0%增大到100%时,H2和CO的体积含量分别增加了4.6%和4.4%,CO2的体积含量减少了3%,CH4和CnHm的含量也有所增加;当稻秸的掺混比例从0%增大到100%时,CO的体积含量先从25.8%上升至27.5%,再下降至25.3%,其他燃气组分的变化趋势与松木屑和煤气化的相类似;随着生物质掺混比例的增加,2种生物质和煤共气化的气化效率和碳转化率均有所提高,且在共气化过程中存在协同效应.     

PE塑料和橡胶的流化床气化特性

在过量空气系数为0.3～0.4的条件下,研究了PE塑料和橡胶在不同温度下的流化床气化特性,包括气化产物的组成、质量分数和能量转化率,分析了温度对气化反应的影响.结果表明,PE的气化对温度不敏感,在较低温度550℃时即可达到很好的气化效果,能量的转化率达到80%以上;而温度对橡胶的气化有显著的影响,在较高的温度750℃时气化效果较好,能量转化率为78.76%.     

CO2气氛下危废污泥与煤、废活性炭的共气化特性

采用热重分析法对CO₂气氛下工业危废污泥与煤和废活性炭在不同比例下混合进行共气化的失重过程、气化反应动力学和协同气化效应进行了研究．随着混合燃料中煤/废活性炭比例的提高，混合燃料的失重率和最大失重速率都相应大幅提高．随气化温度升高，相比污泥单独气化，混合燃料的协同气化反应得以加强．60%污泥混合40%煤/活性炭时表现出更高的协同性指数，焦炭气化阶段的反应活化能为污泥单独气化时的24%～31%．与煤相比，废活性炭与污泥的协同气化效应更为显著．在此基础上利用管式气化实验炉对混合燃料的产气特性进行了初步研究．产气主要有效成分中CO体积占比最大，其次为H₂和CH₄．污泥单独气化时，产气中CO含量随CO₂流量增加逐渐降低；与煤或废活性炭共气化时，CO含量则随CO₂流量增大而逐渐增加．随煤和废活性炭混合比提高，H₂、CH₄含量逐渐上升，CO则相应降低．CO的含量整体受混合比和CO₂流量共同影响．     

基于响应面法的煤气化工艺参数效应分析

以粉煤加压气化工艺为对象,基于ChemCAD仿真软件建立了煤气化过程仿真模型,采用中心复合设计进行了煤气化仿真试验,构建煤气化性能指标与工艺参数间的响应曲面,并在此基础上对煤气化各工艺参数对气化性能的主效应和交互效应进行了分析.结果表明：氧煤质量比是影响煤气化性能最重要的工艺参数,氧煤质量比的增加能提高煤气中CO体积分数、产气率和碳转化率,但会降低H2体积分数;蒸汽煤质量比主要影响煤气的有效气体成分,H2体积分数随其值提高而显著增加,CO体积分数下降;蒸汽煤质量比对产气率和碳转化率影响较小;压力对煤气中有效气体成分、产气率和碳转化率影响均不显著;氧煤质量比、蒸汽煤质量比和压力的综合效应对煤气中有效气体成分影响不显著,但对产气率和碳转化率等生产效率指标影响显著.     

塑料协同高温铜渣气化的实验研究

基于环境保护和能源资源优化利用的视角,城市生活垃圾气化备受国内外学者的关注,旨在找到一条高效的垃圾能源化利用途径。鉴于生活垃圾组分复杂,而塑料作为生活垃圾的重要组成部分,本课题选取塑料为研究对象,以空气为气化介质、铜渣为催化剂,进行相关研究。在自行搭建的气化试验台上开展塑料的气化试验研究,主要研究气化比(即空气消耗系数)、温度和催化剂对塑料气化的影响。实验结果表明:气化实验比、温度对催化气化产气品位有很明显的影响;在气化温度为750~900℃,随着气化温度升高,产气品位明显提高;铜渣催化剂的使用使得塑料能够进一步催化重整,可提高气化产气CO、H2、CH4等可燃组分,有较好的催化效果。