基于Labview的生物质气化炉仿真系统

生物质是一种重要的可再生能源。以labview软件为设计平台,通过建立生物质气化炉的气化仿真系统,模拟和分析了操作参数对生物质气化性能的影响。所建立的仿真系统计算结果与相关文献对比较吻合,研究结果对生物质气化炉的工业操作具有理论指导意义。     

热管式变压器热管散热位置优化模型

建立了热管散热位置优化模型,计算了散热系数和散热面积,并与试验值进行了对比。     

生物质焦炭颗粒气化过程模拟与分析

生物质能源的合理利用对减少环境污染和碳减排具有重要意义。本文利用气化过程的随机孔模型为工具,进行了半焦颗粒气化过程的数值计算,并对半焦气化的相关准则数进行了分析。结果表明:在1 123 K气化温度下,颗粒半径小于0.26 mm时气化过程由化学反应过程控制,颗粒半径在0.26~1.45 mm范围时由化学反应过程和CO₂扩散过程共同控制,当颗粒半径大于1.45 mm时,由CO₂扩散过程控制;气化温度在973~1 223 K时,随温度升高,CO₂的扩散过程对反应速率的影响逐渐增大,温度超过1 223 K时,CO₂扩散过程成为影响气化反应速率的主要因素。在实际气化中,可以采取减少焦炭粒径的方法加速气化过程,粒径应当控制在1.45 mm以下;如果颗粒粒径小于0.26 mm时可采取升高气化温度的方法加速气化,防止气化速率完全由CO₂扩散过程控制;对于1 mm焦炭颗粒,应当保持气化温度低于1 223 K。     

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。     

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。     

生物质气化燃料电池联产系统的模型研究

提出了一种生物质气化结合燃料电池发电装置的热电联产系统,并采用化学元素平衡法对该系统进行数学建模,分析了该系统的整体性能、各环节的状态参数以及能流分配。计算结果显示:采用生物质气化燃料电池联产系统,能量利用效率明显高于传统的生物质气化发电系统。进一步对该系统参数进行放大预测,为燃料电池在我国的分散化、小型化以及模块化应用模式提供了有益的参考。     

生物质气化气还原NO的化学反应动力学机制及数值模拟

采用生物质燃料再燃方式既能减少NOx排放,又能减少CO2、SOx排放,因此生物质燃料再燃是具有优势的生物质能利用方式,成为再燃技术研究的新方向。生物质气化再燃相比较直接再燃,气化后再燃不会破坏锅炉的灰成分,同时锅炉受热面的积灰、结渣、腐蚀等问题也可以避免,尤其适合难以直接燃烧的生物质。生物质气化气还原NO的化学反应动力学机制研究有助于深入理解再燃过程,优化再燃效果。提出1套详细的化学反应动力学机制,并对稻杆气化气的再燃进行模拟与分析,针对温度、当量比这2个重要再燃参数,得出稻杆气化气再燃的最佳当量比为φ=1.1~1.5,最佳温度范围在1 300 K以上。     

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。     

非等温热重分析研究生物质催化气化特性

以CaO、MgO和Fe2O3为催化剂,使用非等温热重分析研究了典型农业生物质催化气化特性及反应动力学。在非等温法中,Doyle和Coats-Redfern近似函数都可以模拟生物质气化反应过程。通过对比这两个函数拟合实验数据的相关系数,确定在使用非等温法研究生物质反应动力学时,使用Doyle函数是求取反应动力学参数的较好方法。结果表明,在1090～1268K区间内,添加CaO的谷壳样表观活化能比谷壳的大,而添加MgO和Fe2O3的谷壳样表观活化能与谷壳的相比,分别下降了32.6%和14.4%以上,这与谷壳在不同催化剂作用下反应速率与温度关系图反映的特性是一致的,可以得出3种催化剂催化活性大小顺序为MgO>Fe2O3>CaO。最后给出了谷壳在热解阶段及焦炭气化阶段的反应动力学方程。     

IGCC系统喷流式气化炉气化模型及煤气成分的探讨

对IGCC系统的煤气化炉产生的煤气成分和能量利用进行了分析,运用喷流床气化炉数学模型进行编程,通过计算作定量分析；并对影响煤气成分的各种因素进行了探讨,具有一定参考作用.     

采用简化PDF模型分析分级气流床气化炉的气化特性

为详细研究分级气化技术的流场特点及气化性能,采用Fluent软件对山西某分级气化炉进行三维数值模拟。计算采用贴体六面体网格划分计算域以降低数值扩散,采用Realizable k-e模型封闭湍流方程,应用离散相模型(dispersed phased model,DPM)和随机轨道模型(stochastic tracking method,STM)分别模拟颗粒气化过程和考察颗粒受湍流脉动的影响;计算根据简化PDF模型建立燃烧表以建立温度、组分等标量同混合分数间的关系,并由此计算同相气化反应过程。除此之外,还引入用户自定义函数改进了焦炭异相反应模型。通过对分级气化炉流场特性和温度等值面特征的分析,发现分级气化炉中由于二次对冲给氧射流的引入,造成了二次卷吸效应以及冲击射流效应,加强了炉内混合过程,有利于碳转化率的进一步提高。     

生物质气化及其发电技术现存问题研究

阐述了当前能源和环境紧张的局势下生物质气化及发电技术发展的概况,重点分析了其现存的问题,介绍了当前问题背景下迸发出的一系列技术革新,探讨了解决问题的对策,明晰了今后的努力方向。     

污泥与生物质共热解后残碳气化特性的实验研究

为实现污泥和农林废弃物的资源化利用,对两种污泥(城市工业污泥、造纸污泥)以及一种典型生物质秸秆开展了污泥掺混生物质热解后残碳气化特性的实验研究.结果表明,无论是工业污泥与秸秆掺混还是造纸污泥与秸秆掺混,随着秸秆掺混比例增加,其平均反应速率都逐渐提高,这表明生物质的掺混有利于改善生物质秸秆掺混污泥热解后残碳在高温区共气化...     

中意“MW级流化床生物质气化发电技术示范”合作项目成效显著

通过实施国际科技合作计划项目“MW级流化床生物质气化发电关键技术示范”，中科院广州能源研究所于2003年起与意大利国家新技术能源与环境委员会（ENEA）合作进行了1MW多原料气化发电系统（适用于生物质和RDF两种原料）的总体设计以及1MW气化发电示范工程的可行性研究，并完成了1MW生物质气化炉及相关的气体净化设备、自动控制等关键设备和技术的设计和开发。     

两段式空气气化炉的模拟与研究

二段式空气气化炉由于可以节省空分装置,减少初期投资和降低消耗功率,因而受到了广泛关注。文章建立了两段式空气气化炉的计算模型,研究了入口氧碳比、汽煤比、气化压力对出口粗煤气成分的影响,分析了两段式空气气化炉的特点,对该种气化炉的操作参数进行了优化。     

热管式重油冷却器的试验研究

目前发电厂中以重油助燃的锅炉，其回油冷却一直是个难题，影响了重油的广泛使用。作者利用热管所具有的当量导热系数高、等温性能好、壁温可调等特点，研究出了热管式冷油器，并取得了成功的经验。介绍了热管冷油器的研制、投运效果和经济效益等。     

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%。     

城市污泥干燥动力学特性及其与生物质共气化热电联产系统模拟

对城市污泥进行高效干燥预处理及气化资源化利用是实现城市绿色可持续发展的重要途径之一。首先,利用热重反应器研究了污泥的干燥动力学特性;其次,基于Fluent数值模拟软件明晰了高温低速烟气和低温高速烟气对污泥干燥过程的影响;最后通过Aspen Plus构建了新型的污泥与生物质共气化热电联产系统,并讨论了系统的热力性能。结果表明：污泥在热重反应器中的干燥过程分为升速阶段、第一降速阶段和第二降速阶段,以降速阶段为主;SW-60、SW-80的水分扩散系数范围分别为6.34×10^–6～3.72×10^–5 m²/s和3.69×10^–5～2.60×10^–4 m²/s;初始含水率的提高会增加污泥干燥活化能,SW-60、SW-80的干燥活化能分别为9.55 k J/mol和28.25 k J/mol;干燥床中高温低速烟气的干燥效率大约为低温高速烟气的2.67倍;在热电联产系统中,随着生物质掺混比例的增加,输入热量、空气流量、合成气低位热值、合成气产率和热电联产潜力均随之增加,...     

生物质燃料长期堆储理化特性研究及应用

生物质燃料堆储过程中,不同的堆储环境会引起燃料的理化特性发生变化,从而对生物质燃料的使用安全和经济性产生较大的影响。以某生物质电厂燃料堆储为例,对不同堆储环境下的生物质燃料进行堆储试验研究。试验表明,随堆储时间增加,露天堆储的生物质燃料全水分增加3.82个百分点,热值下降12.54%,燃料堆储超过91天内部温度上升超过80℃;室内堆储的生物质燃料全水分下降8.62个百分点,热值增加35.89%,燃料堆储超过86天内部温度上升超过80℃。考虑生物质燃料的使用安全和经济性,建议长期堆储的生物质燃料进行定期轮换使用,最长堆储时间不超过90天,燃料内部温度超过80℃应及时使用,避免燃料自燃发生火灾事故。     

热电站热管式空气预热器的应用研究

介绍了热管式空气预热器的结构、传热特性及工作原理。借助某电站锅炉的热管式空气预热器的热力计算和经济性分析,提出了余热回收的节能新方案,该方案可以降低电站锅炉的排烟温度,减少锅炉的热损失,提高锅炉效率。