导向喷动流化床生物质快速热解技术

综述了生物质在导向喷动流化床反应器中快速热解的理论基础与过程特征,分别从反应机理、流体动力学特性与传热传质、二次裂解、气相和固相停留时间、操作相图、热解产物的收集与处理等方面进行阐述。比较了喷动流化床与其它流化床在快速热解上的异同,概述了导向喷动流化床生物质热解特性, 并提出了导向喷动流化床生物质快速热解技术的发展方向。     

生物质快速热解流化床反应器气力进料特性

为探究不同工况下热解流化床反应器的气力进料特性,设计并搭建了流化床反应器气力进料冷态试验装置。生物质原料和床料分别采用落叶松颗粒和石英砂颗粒,通过试验测得了本装置的最小流化速度,研究了流化气速、喷动气速、流量比、初始静床高、石英砂粒径、落叶松粒径对流化床反应器气力进料特性的影响。试验结果表明：流化气速和喷动气速的增加均会提高进料率;流化气使床料流化并为落叶松颗粒提供进料空间,喷动气为落叶松颗粒提供动能,并平衡一部分床层压力;落叶松与石英砂粒径的增加对进料效果不利;流量比在1.9~2.7范围内进料率高且稳定性好。本文构建了生物质、床料与气体的三相流物理及数学模型,开展试验对模型进行验证,结果表明其预测误差为±13%。     

流化床生物质热解液化系统能耗分析研究

流化床生物质热解液化系统能耗高,且需要惰性气体做载气。本文利用Aspen plus软件对该系统能耗进行分析,模拟结果显示工艺流程存在的不足是系统能耗高的关键原因,为进一步优化设计流化床生物质热解液化流程和工业化发展奠定基础。     

生物质快速热解装置研究进展

当今化石能源日渐枯竭和环境压力日益加重是亟待解决的问题,而生物质热解液化技术被认为是解决能源紧张的潜在方法,尤其是生物质快速热解技术。随着生物质快速热解技术与工艺不断成熟,需要快速热解装置不断放大以提高处理量,以实现生物质快速热解的工业化。生物质快速热解装置复杂且多样化,在装置的放大过程中,各系统的合理选择是难点。本文首先对生物质热解机理、快速热解过程的粒径选择和前处理进行了简述,并对快速热解流程中的进料系统、供能系统、热解反应器和快速冷凝系统4个关键系统进行了综述,着重介绍了快速热解反应器的类型及其特点,提供了该4个关键系统的选择及研究趋势。流化床反应器具有易放大、可以较好地实现自热式快速热解的优点,本文总结出流化床式反应器是目前研究的热点。在保证产品品质下,设备易放大、稳定实现自热式、流程能耗低、运行稳定安全等是快速热解装置未来的研究方向。     

稻壳快速热解制取生物质油的试验研究

目前生物质快速热解高温热解气主要利用间壁式冷却器进行冷凝,容易造成冷却管道的结焦堵塞问题,本试验根据流化床稀相输送特点、生物质的热解特性以及生物质油的冷凝收集特点,设计了生物质快速热解反应装置,改进生物质物快速冷凝系统,以稻壳为原料进行快速热解制取生物质油的试验研究,分别考察单因素反应温度、流化气量以及进料速度对生物质油产率的影响。试验表明:稻壳热解气能够快速顺利地得到冷凝,反应系统能够连续顺利运行,随着反应温度、流化气量、进料速度的增大,生物质油的产率都呈现先增大后减小的趋势。另外对产出的生物质油用气质联用设备进行了成分分析,得出了生物质油的主要成分,其中酸类、酮类、脂类以及酚类的含量相对较高。     

生物质快速热解下行式流化床反应器研究进展

在碳中和目标下,未来发展之路是从化石能源的原料体系转变到可再生能源的原料体系。作为化石资源的重要替代品,生物质是唯一能够大规模取代化石资源的可再生碳资源。生物质快速热解技术是实现生物质资源转化为液体燃料的重要途经,其技术核心是反应器。下行式循环流化床反应器具有产物停留时间短、近平推流性能等优点,在生物质快速热解方面具有广阔的应用前景。本文介绍了流化床反应器的特点及其中试和示范/商业级装置的研究现状,详细总结了下行床反应器的特点、结构、分类及流体力学特性,并分析了目前下行床反应器放大过程中的瓶颈问题以及进一步研究的方向,为推动下行床反应器在生物质快速热解工业应用提供参考。     

国外生物质快速热解反应器现状

介绍了国外快速热解反应器如流化床、引流床、烧蚀反应器、旋转锥和真空移动床等的现状。评述了生物质快速热解的商业化状况。     

循环流化床作为生物质热解液化反应器的实验研究

总结了固体生物质热解液化装置－一套循环流化床反应器冷态实验的结果。以空气为介质,石英砂为床料,着重考察了循环量与气速、储料量、吹风量、吹风口位置及物料间的关系,得出在一定范围内,循环量随操作气速、Ｌ阀吹风量及储料量的增加而增加;随物料密度、粒径的增大和吹风位置的提高而减小。为热态实验寻找到最佳的操作条件和控制手段。对以木粉为物料的生物质热解油的产率和物性进行了分析。     

生物质快速热解技术现状

生物质能源是可再生能源的重要组成部分,有丰富的资源和低污染的特点,它的开发与利用已成为21世纪研究的重要课题。本文概述了生物质转化利用的方法,并重点阐述了生物质热化学转化法中的快速热解技术,同时综述了国内外快速热解反应器的现状,以及其产物———生物油的收集与特征分析,并提出了我国在快速热解研究方面应采取的有关措施。     

生物质流化床快速裂解模型

研究了流化床内的生物质快速裂解模型,其特点是考虑了原料粒子在下部密相区和上部稀相区的不同反应历程.模型的计算结果表明,原料粒子和产物气体在反应器内的停留时间有较大的区别,其变化情况对裂解产物的分布有很大影响.由该模型得到的计算结果能和实验值很好吻合,表明它能较好地描述流化床反应器内生物质快速裂解的反应过程.结合计算数据对影响裂解结果的一些因素进行了分析.     

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％。     

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%。     

快速流化床的整体模拟

工业应用中的快速流化床一般不能直接对固相速度进行调控,属于B类操作.本文采用一维双流体模型与存料量方程相结合的方法可以计算B类操作时的上升管内具有浓、稀两相特征的轴向空隙率分布,模拟与实验结果较为吻合.     

浅析流化床生物质与煤共气化技术方案

针对生物质能源难以单独气化的问题,探讨了生物质与煤共气化的互补性技术方案;介绍了生物质的物理性质和气化特性;论述了灰融聚流化床粉煤气化技术的特点和工艺流程;提出了在灰融聚流化床粉煤气化的基础上进行生物质与煤共气化技术方案,对存在的问题提出了相关解决措施。     

伴有生物质热解的流化床中的混沌传递现象

Experiments of biomass pyrolysis were carried out in a fiuidized bed, and dynamic signals of pressure and temperature were recorded. Correlation dimension was employed to characterize the chaotic behavior of pressure and temperature signals. Both pressure and temperature signals exhibit chaotic behavior, and the chaotic behavior of temperature signals is always weaker than that of pressure signals. Chaos transfer theory was advanced to explain the above phenomena. The discussion on the algorithm of the correlation dimension shows that the distance definition based on rhombic neighborhood is a better choice than the traditional one based on spherical neighborhood. The former provides a satisfactory result in a much shorter time.     

生物质流化床腐蚀特性及抑制方法综述

生物质燃料具有水分、挥发分、碱金属含量较高、热值偏低的特点,适合流化床燃烧应用,但在燃烧过程中挥发出的碱金属和Cl元素在一定温度下会对流化床锅炉安全经济运行造成威胁,如Cl元素的挥发容易导致受热面腐蚀。其腐蚀类型可分为气相腐蚀、液相腐蚀和固相腐蚀,腐蚀程度主要受到燃料成分、温度的影响。本文针对生物质循环流化床锅炉受热面发生腐蚀的关键因素Cl成分,阐述了生物质循环流化床锅炉发生腐蚀现象的机理,根据工程实践,指出了实际锅炉发生腐蚀的现象及工程应对方法,并提出防止腐蚀可以在生物质燃料预处理、炉膛密相区附近增加二次风管、改变过热器受热面布置方式、加入特定成分添加剂以及受热面材质选择等方面进行突破,以期为生物质循环流化床锅炉的高可靠性运行提供指导。     

双流化床生物质气化动力学建模与分析

为进一步研究双流化床生物质气化器中合成气含量分布,将气化器鼓泡床层分为气泡相和乳化相,依据动力学反应分别进行各相质量和热量衡算,计算结果与实验值吻合较好. 随气化温度升高,CO含量增加,而H2和CO2含量降低;蒸汽与生物质质量比(S/B)增加促进水蒸汽变换和重整反应,消耗CO和CH4,生成H2和CO2,当S/B从0变化到1.2时,CO/H2变化44%,说明S/B增加主要促进了水蒸汽变换反应. 气化温度870℃及S/B=0.75条件下,当气化器高度为0~0.5 m时,H2O含量急剧下降,H2含量急剧上升,CO与CO2含量逐渐上升,当该高度大于0.5 m后,气化反应基本完成.     

小型化卧式振动流化床干燥系统的研制

分析了变性淀粉工业生产所用的气流干燥装置不能用在中试或者高校实验的原因,同时叙述了变性淀粉干燥设备应具备的条件及选择卧式振动流化床干燥作为中试用变性淀粉干燥装置的原因。设计了变性淀粉中试用小型化卧式振动流化床干燥系统的工艺设计方案,通过纯胶这种新型的变性淀粉进行干燥,从而验证了小型化卧式振动流化床干燥系统可行性及实用性。