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。     

生物质制氢技术研究综述

合理开发利用可再生清洁能源氢能,能够促进我国能源结构转变升级,推动社会绿色可持续发展。在“双碳”目标下,生物质制氢技术被认为是一种发展潜力巨大的绿色环保制氢技术,可分为热化学法与生物法。综述了这两种方法所涉及的蒸汽气化、超临界水气化、生物质热解重整、光发酵、暗发酵等制氢技术的原理、影响因素、优缺点及研究现状,并且综合分析常见生物质制氢技术存在的技术壁垒与发展障碍。对于生物质制氢技术的发展具有一定指导意义。     

生物质与煤流化床共气化特性的试验研究

为了提高生物质的气化效率,掺杂煤作为惰性粒子,在流化床上进行了不同温度和生物质与煤不同质量比的气化试验,得出了各工况下气体产率及气化特性,分析了温度和质量比对二者的影响.结果表明:当气化温度在800 ～ 900℃之间时,温度提高,气化效率增加;当生物质与煤质量比为3∶1时,气化效率最佳.     

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.     

太阳能聚焦供热的生物质超临界水热化学气化制氢研究进展

介绍了太阳能聚焦供热的生物质超临界水热化学气化制氢的基本原理、特点、优势、关键技术与系统构成,及其与之相关的太阳能热化学制氢、生物质超临界水气化制氢技术等的国内外最新研究进展。进一步指出了这种集能量聚集、转化、储存利用耦合于一体的新型理论、技术和系统的发展趋势和研究内容。     

聚光太阳能流化床重整制氢技术研究

氢能是清洁绿色的二次能源和载能体,利用太阳能热驱动甲醇蒸汽重整制取氢气,可实现太阳能的高效存储与氢气制备。基于流化床传热传质效率高的优点,设计聚光太阳能流化床甲醇重整制氢系统,模拟了镜场的光线路径和反应器表面的辐照能流分布,探究了不同操作参数对重整反应的影响规律。结果表明:相比固定床,使用流化床反应器更有利于提高甲醇蒸汽重整制氢效率;当辐照强度为10 000 W/m2,水与甲醇摩尔比1.4,进口流速0.40 m/s,床层厚度0.20 m时,甲醇转化率可达99.6%,氢气产率达2.57 mol/mol。该研究结果对太阳能甲醇重整制氢反应器设计和操作参数优化具有重要参考意义。     

模拟垃圾流化床气化特性的实验研究

利用自行设计建造的处理量为2.5 t/d大型流化床气化实验平台,在反应温度为550~750 ℃、空气系数0.4的工况下,对模拟垃圾(municipal solid waste,MSW)进行了气化试验研究,讨论反应产物特性随反应温度的变化规律。结果表明,对于模拟垃圾,在反应温度为650 ℃,空气系数0.4时能自稳定反应,气化气的可燃成分随温度上升而升高, 750 ℃ 时气化气的热值达6.9 MJ/m3,能量转化率63.5%;含碳飞灰的产率占反应物料的10%左右,在1 200 ℃即可以达到完全熔融,其自身热值15~29 MJ/kg。可凝物的产率占到了反应物料的30%~50%,可凝物中水分含量65%~93.5%。     

生物质循环流化床锅炉技术介绍

针对生物质燃料的特性,结合循环流化床燃烧方式,对生物质直燃循环流化床锅炉的技术特点,设计关键点及相关配套设备的选型予以介绍,探讨生物质循环流化床锅炉存在的问题及解决方案,对生物质循环流化床锅炉的应用和研发有一定的意义。     

生物质流化床的试验研究及设计要点

在生物质流化床上,以稻壳为例,研究了它作为燃料用的一些重要特性包括气力输送特性、流态化特性和燃烧特性。在此基础上,介绍了稻壳流化床锅炉的设计要点。研究表明,气力输送稻壳不但便利可行,而且输送稳定、输送量大;以０５２ ｍｍ 石英砂作床料可以良好地运行稻壳流化床;稻壳流化床中燃烧主要集中在稀相区,燃烧效率可达到９７％ ,且ＮＯｘ 、ＳＯｘ 低。这些结论为稻壳流化床锅炉设计和运行提供了理论依据和实际经验。     

基于CaSO4载氧体的煤化学链燃烧分离CO2研究

提出基于CaSO4载氧体的串行流化床煤化学链燃烧分离CO2技术，分析了燃料反应器内水煤气反应、CaSO4以及金属氧化物载氧体还原反应热力学特性参数，表明CaSO4是煤化学链燃烧反应理想的载氧体。应用Aspen Plus软件，建立了基于CaSO4煤化学链燃烧串行流化床内各种物质的质量平衡、化学平衡和能量平衡模型，进行模拟研究；结果表明，随着燃料反应器温度不断提高，燃料反应器气体产物中H2O体积浓度基本维持不变，CO2浓度略有降低，CO迅速上升，而H2缓慢增大；H2S随反应温度呈幂指数规律衰减，SO2显著递增，表明燃料反应器产物中SO2和H2S中的硫不全部是煤中硫，部分硫来自于CaSO4载氧体竞争反应的产物；载氧体循环倍率随燃料反应器温度升高呈幂指数级增加，随空气反应器温度呈幂指数级递减。     

生物质气化发电技术现状

简要介绍生物质能的特点和生物质气化发电技术的原理及国外研究现状,着重介绍了TPS的整体气化联合循环发电系统和Battelle生物质气化发电系统。指出在我国应该大力发展生物质气化发电技术。     

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。     

生物质气化发电技术现状分析

生物质气化发电技术是生物质能最有效最洁净的利用方法之一,其研究和应用在国内外都已得到较快的发展。通过生物质气化发电的技术经济分析及与直燃发电技术的比较表明,生物质气化发电技术是非常适合我国国情的可再生能源技术,根据不同地区的具体情况建立合理规模的生物质气化发电项目可以取得良好的经济和社会效益。指出了生物质气化发电技术的巨大发展潜力及其产业化关键在于优惠政策的扶持。     

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。     

流化床轴径向混合特性的数值研究

结合离散单元法模拟,引入Ashton混合指数动态跟踪流化床内物料混合进程。颗粒速度分布和气固流动特性分析显示,内部颗粒循环尺度是影响床内混合方式的重要因素。气泡以轴向上升运动为主,加之颗粒自重作用,床内颗粒循环贯穿整个床层高度,颗粒能够实现快速整体混合,轴向具有明显的对流混合特征;另一方面,气泡径向运动彼此约束,内部颗粒循环径向呈现区域化分布,不同区域间的颗粒横向运动受到抑制,以扩散混合为主;相同条件下,轴向混合速度是径向混合速度的3.5倍。模拟所得混合时间尺度与颗粒速度在量值上与相关文献试验结果具有良好的一致性。     

木块在流化床气化炉内气化特性的试验研究

利用自行设计的小型流化床试验装置系统,对城市生活垃圾中木块组分在不同的反应温度、不同的过量空气系数下进行了空气气化实验。分析了在流化床气化炉中,这些反应条件对木块转化为气化气的影响以及在不同的气化反应条件下,木块气化气成分、产气率、气化气热值及气化效率的变化规律。最后,提出了流化床城市生活垃圾气化熔融技术中一些有价值的运行参数范围。