联合CO_2捕集的生物质化学链气化制备合成气系统分析

本文提出以Fe_2O_3为载氧体、以CaO捕集CO_2的生物质化学链气化系统,利用AspenPlus软件对该系统进行了模拟,以合成气组成(干基)、合成气氢碳比、含碳产物的碳摩尔分布、冷气效率及收率等为系统性能评价指标,重点分析了燃料反应器温度(TFR)、载氧体Fe_2O_3与生物质碳摩尔比(Fe_2O_3/C)、水蒸气与生物质碳摩尔比(Steam/C)、CaO与生物质碳摩尔比(Ca O/C)等系统参数对固体生物质化学链气化系统的影响。结果表明,在TFR=825℃、Fe_2O_3/C=0.5、Steam/C=0.71和CaO/C=0.26条件下,合成气制备系统性能较优,合成气中H_2和CO_2含量分别为55.2%和15.4%,氢碳比为1.93,冷气效率为78.2%,被CaCO_3捕集的生物质碳为18.2%,收率(湿气基)为1.95Nm3/kgbiomass,其中合成气中H_2和CO收率为1.24Nm^3/kgbiomass。

生物质化学链气化-燃气轮机-有机朗肯循环发电

生物质化学链气化(BCLG)是具有发展前景的生物质利用和碳捕集技术,有机朗肯循环(ORC)是可提高能源品位的能源转化技术。为实现生物质能源高值化利用,提出了一种生物质化学链气化联合燃气轮机(GT)并耦合有机朗肯循环(ORC)的新型发电系统。该系统通过子系统间物质/能源交换实现了不同品位能源的梯级利用。采用Aspen Plus软件进行模拟,研究以玉米秸秆、稻秆及麦秆为气化燃料时,氧与生物质比(λ)和压气机压比(PR)等对BCLG-GT系统发电效率的影响。模拟结果表明,麦秆是3种生物质中应用于BCLG-GT系统的最优气化燃料,最佳模拟工况为:λ=0.05,P_(R)=13。在BCLG-GT子系统运行最佳工况基础上耦合ORC子系统,研究了4种不同有机流体工质(R245fa、R134a、HCFC-123和R-404A)和有无回热装置对ORC子系统发电效率的影响。结果表明:R245fa具有更高的实用价值与较好的环境友好性,相较其他3种有机流体工质具有明显优势;另外,加装回热装置后,ORC系统的净输出功率提高了13.37%,新型具有回热装置的BCLG-GT-ORC发电系统的净能量效率达35.48%。本研究为工业规模的生物质化学链气化装置的设计和优化提供思路和理论指导。

基于铁矿石载氧体25kW_(th)串行流化床生物质化学链气化实验研究

设计并建立了25kW_(th)串行流化床生物质气化反应器,基于此反应器,以赤铁矿石作为载氧体,开展生物质化学链气化实验研究,考察气化反应器温度、S/B、载氧体添加比例对生物质气化特性的影响。当赤铁矿占床料比例高于40%时,该气化装置的气化反应器温度保持平稳,铁矿石载氧体的再生及传热性能优良。燃料反应器出口烟气的成分为H_2、CO_2、CO、CH_4和少量的C_2H_4。随着气化反应器温度升高,气化反应器出口烟气中CO、CH_4和C_2H_4体积分数逐渐降低,相应的CO_2体积分数逐渐升高。随着S/B由0.6升高到1.4,气化反应器出口烟气中H_2和CO_2体积分数逐渐升高,CO、CH_4和C_2H_4体积分数逐渐降低。另外,载氧体添加比例增加,生物质气化反应器出口烟气中CO、H_2、CH_4和C_2H_4体积分数呈减小的趋势,而CO_2体积分数显著增加。

铁矿石载氧体生物质化学链气化实验研究

本文以铁矿石为载氧体,在小型流化床上分别考察了载氧体存在、气化温度和O/C摩尔比三个因素对生物质化学链气化过程的影响。试验表明,载氧体的加入提高了碳转化率,却略微降低了合成气产率。气化温度升高,碳转化率和合成气产率相应增大,CO和H_2产率升高,而CO_2和CH_4产率则呈单调递减的趋势。随着O/C摩尔比的升高,碳转化率变大,但所供给的氧量有所提升,导致了合成气产率的下降。

生物质气化-化学链制氢技术在电厂的设计和应用

氢气被广泛用于火力发电机组的冷却,基于BECCS的理念,马鞍山当涂发电有限公司搭建了生物质处理量为15 kg/h的生物质气化-化学链制氢系统,充分利用电厂周边的生物质资源,在实现负碳排放的同时制取满足需求的氢气。相较于外购氢瓶供氢方式,生物质气化-化学链制氢系统前期投资成本更高,但该系统可以利用富余氢气每年有额外收益,并且气源稳定大大提高了电厂运行的安全性和稳定性。