中国稻壳资源状况及其气化/燃烧发电前景

中国稻壳资源丰富,但目前并没有被充分、有效地利用,既浪费了资源,又污染了环境。作为一种丰富的、有竞争力的新能源与可再生能源资源,在我国电力紧缺的情况下,稻壳发电有着广阔的发展前景。采用先进的气化燃烧发电技术,利用稻壳资源发电,可局部缓解用电紧缺现象。

造纸废渣污泥基础特性研究——造纸废渣污泥气化处理能量利用技术研究之一

造纸厂废渣污泥的排放对环境造成严重污染。由于这些废渣污泥具有一定的能量价值 ,所以应该加以利用。为利用生物质气化技术处理废渣污泥 ,本文对其热解特性等进行了基础实验研究 。

生物质气化低热值燃气窑炉燃烧温度特性

通过生物质气化低热值燃气在工业窑炉上燃烧的中试试验研究,得到不同燃烧条件下生物质燃气的窑炉燃烧温度特性。试验结果表明:常温空气助燃情况下,经低温净化的冷燃气的窑炉燃烧温度约1100℃,经高温净化的热燃气的窑炉燃烧温度约1200℃;如果回收燃烧烟气的余热,将助燃空气预热至400℃时,燃气窑炉燃烧温度可提高100~150℃。生物质气化低热值燃气基本能达到工业窑炉生产对温度的要求。

造纸废渣污泥气化处理能量利用技术研究——造纸废渣污泥气化处理能量利用技术研究之二

本文提出一套以气化炉装置为主体的集干燥、气化、燃烧于一体的利用生物质气化技术处理造纸废渣污泥的能量回收利用系统。文中详细分析计算了系统的能量平衡 ,并通过气化处理试验研究了废渣污泥的能量利用效果。

从日本垃圾焚烧处理技术到广东省垃圾处理问题

本文概述了日本垃圾焚烧处理技术及相关的研究开发情况,并述及了我国广东省垃圾处理的现状,针对广东省城市生活垃圾组成特点,提出了综合治理,资源化利用的思路。

我国生物质能源发展现状与思考

分析了我国生物质能源技术的现状、发展趋势和存在问题,提出了发展对策和建议。我国生物质资源开发以有机废弃物和利用边际性土地种植的能源植物作为主要原料来源,从长远看,能源农业和能源林业是未来发展生物质能源的基础。我国生物质能现代技术研究和应用起步较晚,目前的开发利用总体水平较低,各种技术的成熟度和商业化水平极不均衡,必须坚持自主开发与引进消化吸收相结合的技术路线,充分掌握相关的核心技术,在一些关键性技术上取得突破。发展生物质能产业,我国应当走原料与产品多元化的道路,针对不同的技术路线和工艺过程,加强多学科交叉研究。

生物质气化发电项目经济性分析

对2MW和6MW生物质气化发电站项目的经济性进行了分析和比较。在目前的经济环境下,生物质气化发电的设备成本为5000～6500$/kW,上网电价在0.60～0.65$/kWh的条件下,项目投资回收期在6～8a之间。6MW规模电站的投资成本虽然比2MW的高,但采用了更先进的技术,系统效率提高、技术经济性较优。生物质单价和税率是影响生物质气化发电经济性的两个重要因素,发电成本、投资回收期和内部收益率等对这些因素非常敏感。生物质单价或税率提高,都会导致项目经济性降低,表现为发电成本增加、投资回收期增长和内部收益率下降。

稻秆半焦与CO2气化反应特性的研究

利用三种热解炉装置,分别在热解终温550℃～950℃、加热速率0.1K/s～500K/s下热解制取稻秆半焦。采用等温热重法,在STA409综合热分析仪上进行了稻秆半焦与CO2的气化实验,考察了热解终温、热解速率以及气化温度对半焦气化反应性的影响。研究表明,热解条件对稻秆半焦的反应性影响很大。在热解终温为550℃～950℃时,随着热解温度的提高,其气化反应性呈下降趋势;热解速率越高,其气化反应性越好。在850℃～950℃,提高气化温度能提高稻秆半焦与CO2的反应性。采用扫描电镜技术观测了0.1K/s和500K/s两种热解速率下半焦的表面形貌。结果显示,后者具有更加丰富的孔隙结构,且大孔结构明显多于前者。采用混合反应模型描述了稻秆半焦与CO2的气化反应过程,求取了反应动力学参数。

生物质流化床氧气-水蒸气气化实验研究

在小型流化床气化装置上进行了氧气-水蒸气气化实验,考察了原料、当量比、水蒸气配比、温度、二次风和床料对气化特性的影响。结果表明,原料中C和H含量越高,气化气中H2和CO含量越高,焦油含量越低;当量比为0.27和水蒸气配比为0.6时,H2含量达到最大值;温度的升高可提高H2含量,在840℃以上,可提高CO含量;二次风从进料口偏上且二次风比率为15%通入,气体组分变化较明显,二次风通入点位置越高,焦油含量降低幅度越大;白云石和石灰石裂解焦油和提高H2含量的活性高于橄榄石,但同时明显提高了气体中的灰分含量。

两段式固定床富氧-水蒸气气化实验研究

以玉米芯颗粒为原料在两段式固定床气化装置上进行了气化实验,考察了当量比ER、富氧浓度OC和水蒸气配比S/B对气化温度、气化气组分、低位热值、气体产率、气化效率和碳转化率等参数的影响,并比较了两段式固定床与传统下吸式固定床的气化特性。实验结果表明,当量比为0.27时H2的体积分数、CO的体积分数和气化效率达到最大值;增加富氧浓度能优化气化效果,但富氧浓度大于90%后,燃气质量和气化效率均提高不大;增加S/B能提高H2的体积分数,但同时会降低CO的体积分数、气体热值、气化效率;当S/B为0.6时,氢气的体积分数达最高值33.3%,H2/CO比为1.32;相比于传统固定床,两段式固定床气化可明显提高气化温度、氢气的体积分数、碳转化率和气化效率,降低焦油含量。

循环流化床反应器固体生物质的热解液化

介绍了以循环流化床反应器为主体的固体生物质热解液化装置 ,实验过程 ,实验结果及分析。通过对气体产物的比较及油产物一般物性和油成分的分析 ,得出如下结论 :1)较高的温度和较长的停留时间会降低油的产率 ,生成过多的不凝气 ;过低的温度和加热速率导致严重的碳化 ,同样会降低油产率 ,本实验的最高油产率可达 6 3%。2 )生物质热解油品的物性特点主要包括水分含量较高 ,pH值较低 ,粘度变化范围很大 ,热值与化石燃料相比为低 ,并且油品中因含氧量很高而极不稳定 ,油品的组成成分非常复杂 ,烷烃和非烃占据了相当的比例 ,芳烃和沥青质含量相对较少。 3)

生物质流化床富氧-水蒸气气化制备合成气研究

使用不同含水率的木粉为原料,以180-270 kg/h的进料速度在内径0.5 m、高9 m的常压流化床气化炉上进行了富氧-水蒸气气化制备合成气实验。考察了当量比、水蒸气配比、二次风以及原料含水率对气化温度、燃气组分、低位热值、气体产率、气化效率和碳转化率等参数的影响。结果显示：当量比为0.25-0.27之间,水蒸气配比0.4时,H2含量最高可达28.7%,H2/CO为0.94,燃气热值9.9 MJ/m^3,气化效率大于75%,碳转化率大于97%;提高二次风比率可明显降低焦油含量,在总当量比0.29、二次风比率25%时焦油含量为49 mg/m^3;原料水分增加,气体质量下降,含水率以不超过20%为宜。

生物油及其重质组分的热解动力学研究

采用热重分析法对生物油及其三种重质组分模型化合物的热解特性进行了对比研究,并对动力学参数进行了求解。结果表明:生物油的热解包括挥发组分的蒸发及重质组分的裂解两个阶段,反应级数都是4级,活化能分别为29～36kJ/mol及13～19 kJ/mol;三种重质组分模型化合物中左旋葡聚糖也存在两个失重区间,反应级数分别为1和2,且表观活化能最高;3,4二甲氧基苯甲醛和丁香酚则只有一个失重区间,且相应的反应级数分别为0.8和0.5,表观活化能也依次降低。

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。

生物油热解及燃烧特性分析

对由木粉热解所得的生物油样品分别进行了氮气与氧气气氛下不同升温速率的热重分析试验。结果表明:生物油的热解分为两个阶段,第一阶段为生物油中低沸点有机物的挥发以及各组分间反应生成各类产物的过程,第二阶段为各种重组分的裂解过程;生物油的燃烧分为3个阶段,即前期的挥发与裂解和最后焦炭的燃烧过程。提高升温速率使氮气气氛中生物油样品的初始失重温度、失重峰值温度及对应的最大失重速率均有所增大,且在较高升温速率(20℃/min)下,较少含炭残余物形成。随升温速率升高,生物油着火温度提高,最终失重率无变化。最后根据热重数据对热解与燃烧各段反应进行了动力学拟合。

生物质流化床气化中试实验研究

在生物质流化床气化中试装置上考察了不同原料、当量比和水蒸气配比工况下的温度分布、燃气特性和稳定性等气化特性。结果表明：木屑、稻壳和2种颗粒燃料的气化气体体积分数范围为：H227.1%～30.4%、CO 29.7%～32.6%、CO225.3%～27.9%和CH44.9%～5.8%;使用木屑和稻壳为原料可比颗粒燃料获得较均匀的气化温度分布,增加当量比和水蒸气配比可使流化床温度分布更均匀;在气化炉密相区,随气化炉高度增加,H2和CO体积分数升高,CO2和O2体积分数降低;在稀相区气体组分含量随高度变化平缓;改变气化介质、当量比、水蒸气配比和二次风配比可显著影响气化气体焦油含量;木屑水分的提高会降低气化稳定性,稻壳气化过程中易出现炉底温度骤升现象,颗粒燃料气化过程中易导致密相区温差和压差持续升高。

生物质发电技术分析比较

文章主要对三类生物质发电技术进行了分析比较。生物质混烧发电技术在已有燃煤电站的基础上将生物质与煤混烧发电,投资成本是三类技术中最少的,但可能降低原燃煤电站效率。由于低热值燃气轮机技术尚未成熟,因此生物质气化发电技术仅适用于10 MW以下中小规模发电系统,气化—余热发电系统效率较高,特别适用于5～6 MW的发电系统。生物质直接燃烧发电技术比较成熟,但在小规模发电系统中蒸汽参数难以提高,只有在大规模利用时才具有较好的经济性,比较适合于10 MW以上的发电系统。

MW级生物质气化发电站运行特性分析

结合浙江省长兴市某大米加工厂800kW稻壳气化发电系统测试结果，对MW级生物质气化发电站的运行特性进行了详细分析，重点考察了气化温度、当量比和负荷对生物质流化床气化特性的影响，并对系统存在的问题进行了讨论。气化炉轴向温度分布表明：床内存在流化不充分现象；密相区温度与当量比和负荷（加料速率）变化密切相关（负荷不变，床温随当量比增加近似线性升高；当量比相同，较高负荷对应较低的床温）。燃气热值随气化温度升高而降低，负荷变化对其影响不大。当气化温度保持在700～800℃之间时，燃气热值基本稳定在5453～6407kJ／Nm^3。原料水分对气化炉的运行也有重要影响：当原料水份低于15％，水分含量增加，有助于提高运行气化当量比，提高燃气品质和产气率；然而原料水分含量超过15％，气化炉温度将很难控制。

生物质灰烧结熔融规律实验研究

根据稻秆、玉米芯、棕榈壳、麦秆酶解残渣灰样烧结熔融实验,分析了生物质烧结熔融温度的变化规律。结果表明：灰分在受热烧结熔融过程中发生元素迁移和化学反应,KCl在800℃以上明显挥发,部分K、Na元素与灰中的SiO_2、Al_2O_3反应形成不易挥发的长石系化合物;灰分中某种元素对烧结温度影响取决于其氧化物熔点、相关化学反应和共熔体的性质,其中Al、Ca、K、Na、S元素使烧结温度降低,Mg、Fe、P元素使烧结温度升高;Si元素含量变化对灰渣烧结熔融温度影响较小。对于以SiO_2为主要成分的生物质灰,可以按照烧结温度约等于0.9倍软化温度估算。拟合得到由灰样中主要组分估算烧结温度的公式,适用烧结温度范围为950~1 200℃,R2为0.967,偏差为25.6℃。

基于TG-FTIR的生物油重质组分热解特性研究

利用热重红外技术在线分析了3种生物油重质组分模型化合物(丁香酚、3,4-二甲氧基苯甲醛、左旋葡聚糖)在10,20,30℃/min升温速率下的热解特性,热重试验结果表明:酚类物质最易热解,其次是醛类物质,再次是糖类物质;提高升温速率有利于热解反应的进行,但对最终失重量无影响。红外检测数据表明:左旋葡聚糖的热解分为两段,前段主要为脱水反应,生成醛等小分子物质,后段遵循醛类物质热解的机理,主要产物为小分子的不饱和烃类和CO_2,并伴随有少量的醚和H_2O生成。