含焦油生物质气再燃还原燃煤锅炉NO_x的试验研究

搭建了10kW上吸式生物质气化炉和20kW煤粉沉降炉组成的生物质气化再燃试验系统,分析了不同再燃条件下含焦油生物质气再燃还原燃煤锅炉NOx的特性.结果表明:气化过程中产生的焦油在再燃过程中会裂解生成高热值的烃类气体,这些烃类气体还原NOx的效果明显;当过量空气系数较小、再燃温度较高时,NOx的还原效率较高,试验中最高还原效率超过80%;采用生物质气化再燃的方式既可以解决焦油难处理的问题,又可以提高生物质能量的转化效率,同时可高效降低燃煤锅炉NOx的排放量.

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 f = 1.1~1.5，最佳温度范围在1 300 K以上。

垃圾气化过程中H_2对二恶英抑制作用的实验研究

C—Cl是二恶英与普通烃类的主要区别,亦是分子结构中最弱的键。提出通过气化产物在设计条件下的均相转化,利用气相中充裕的H2,将C—Cl和有机会生成C—Cl的活性氯中的Cl都定向转移至HCl分子中,从而实现对垃圾气化过程中二恶英的抑制。基于前期机理研究获得的均相转化所需的反应条件,搭建上吸式固定床气化实验台对含氯量11.36%原料的气化过程开展了研究,对比分析了均相转化过程对二恶英和其他产物的影响。结果显示,气化原始工况下的产物中包含氯代烃和二恶英,加入均相转化后未检测到氯代烃,二恶英的生成量从1.66ng大幅降低至0.0893ng,燃料转化为二恶英的比例约为7.1pg/g。借助气化产物自身所含的H2,均相转化过程对气化产物中的二恶英达到了预期的抑制效果。

上吸式生物质气化炉焦油成分的分析

文章在10 KWth上吸式生物质气化炉上进行木屑的气化实验,通过改变床层高度和气化剂空气的量,将产生的生物质焦油进行取样。经GC-MS分析得出上吸式气化炉焦油的主要成分为初级和二级焦油,其中以酚类焦油所占比重最多,大约为总量的38%~60%;在同样床高的条件下,随着空气量的增加,酚类焦油含量有所降低,但仍然是焦油中比重较大的。

糠醛渣的上吸式气化反应过程研究

以糠醛生产残渣的资源化转化为目的,利用多个实验台和分析仪器对其上吸式气化反应过程开展系统研究。糠醛渣挥发分的析出主要集中于250~350℃,500℃低温下就可完成焦炭的氧化;焦油产物主要包括糠醛、酚类和左旋葡聚糖等,其中左旋葡聚糖占焦油总生成量的29%;原料中较高含量的硫主要在250~500℃范围内以SO2的形态析出;气化灰渣在800℃以上观察到进一步失重,950℃以上出现明显的相变吸热,同时观察到结渣现象;基于糠醛渣转化温度低、易结渣等特点,针对性设计床层参数,并研究空气流量和床层高度的影响规律,实现糠醛渣向可燃气体的连续稳定转化。

生物质气化过程中焦油的生成

总结了生物质气化过程中焦油的生成和分类,以及气化炉炉型、温度与氧量对焦油生成量和组成的影响规律。初级、二级和三级焦油是应用最为广泛的一种分类方法;不同炉型气化炉产气中焦油质量浓度从大到小依次为:上吸式>流化床>下吸式,分别在100,10,1g/m^3的量级,两段式等改进炉型在焦油控制上更有优势;上吸式气化炉焦油多为初级组分,下吸式则以无取代基的多环芳香烃等三级焦油为主,而流化床的焦油涵盖了二、三级焦油组分;温度的升高使得焦油量下降,且趋向于转化为化学结构更稳定的三级组分;氧量的增多对焦油的生成具有抑制作用。

生活垃圾气化—燃烧清洁转化工艺

针对生活垃圾焚烧过程中的二恶英污染问题,提出了一种新型的等离子气化—燃烧清洁转化工艺。生活垃圾由上吸式气化过程高效转化为高热值的气相产物和灰渣。气相产物通过均相转化过程完成Cl向HCl的定向转移,从源头抑制二恶英分子的生成,配合后续的分级供氧燃烧过程,实现二恶英和氮氧化物的协同控制。气化灰渣经过等离子熔融处理,形成不具污染性的玻璃体。

不同种类畜禽粪污沼气产气量优化计算方法

近年来国家层面出台了多项鼓励和支持沼气工程发展的政策。在实际沼气工程项目设计过程中,沼气产气量计算的准确性尤为重要,关系到一系列主辅设备的选型及项目整体经济性。目前常用的几种沼气产气量计算方法存在一些不足之处,与实际工程项目存在一定偏差。针对实际工程中存在部分参数无法收集、部分推荐参数取值范围广导致计算误差放大、实际工程运行条件与理论计算存在差异等问题,提出了优化思路。同时,充分考虑了不同种类畜禽的单只生物粪污排放量、粪污含固率、固体物质产气率、产气速率、养殖方式、清粪工艺、清粪周期、发酵周期等因素产生的影响,并通过对厌氧发酵时长与产气量之间的关系、自然发酵时长与产气量之间的关系、养殖规模与粪污总固体含量之间的关系等进行分析后,提出优化后的沼气产气量计算模型。最后,利用实际工程数据对优化后的计算模型进行了校验,结果显示优化后的计算模型计算结果与实际工程非常接近,误差率较低,值得应用推广。

生活垃圾热转化过程中C—Cl的形成与抑制

二口恶英与一般烃类的区别在于C—Cl,其数量和位置决定了二口恶英的毒性。在热化学转化过程中,产物中的C—Cl主要有2个来源:燃料中的C—Cl经历反应保留下来;活性氯与烃类分子发生的氯化反应。C—Cl键能低、易断裂。无机形态中,Cl·和Cl2为活性氯,易氯化烃类重新形成C—Cl;HCl较稳定,不易参与氯化反应。氯代烃分子中和反应系统中的H都有利于Cl向HCl的转移。因此,创造一个H充裕的反应环境,通过Cl向HCl的定向转移来抑制产物中的C—Cl,是一种较为理想的二口恶英控制方法。在气化工艺中,产物中充裕的H2为Cl向HCl的定向转移提供了条件,通过气化产物在适当条件下的均相转化,可以实现对C—Cl以及二口恶英的控制。

氯对苯氧化过程影响机制的实验研究

针对高含氯垃圾气化-燃烧工艺中焦油的氧化裂解过程,利用均相管流反应器配合傅里叶红外光谱仪,以C_6H_6为焦油模型化合物,对比研究了氯参与前后,裂解产物组成和氧化完全程度随温度和当量比的变化,探索了氯对C_6H_6氧化裂解过程的影响机制。结果表明,低温下氯对C_6H_6的氧化有明显的激发作用,但由于氯对OH的消耗,对裂解产物进一步转化为完全氧化产物CO_2又存在抑制作用。此外,在高温低当量比条件下氯对聚合反应也有促进作用。因此,在工程应用中,高含氯垃圾气化产物的燃烧可适应更低的温度,但应避免高温低当量比反应环境的形成以避免聚合产物。此外,还应控制垃圾原料中的氯元素比例,以保障氧化反应的充分进行。

“双碳”背景下新能源基地规划发展趋势

自国家实施碳达峰碳中和战略以来,各类扶持政策频出,新能源的发展形势一片大好。对近期一系列政策进行了梳理,分析碳达峰对能源经济的影响,探索碳中和的实施路径,明确新能源基地规划的高度。通过对基地规模、基地电源、基地接入、基地用地、基地用能、基地开发等方面的分析,给出了新能源基地规划的发展趋势具有大规模、大融合、大统一的特点的结论。同时,结合新能源基地规划的特点,提出了装备制造业、化工升级、绿色交通、清洁供暖、现代农牧、碳汇金融等新能源相关产业规划方面的思考。

电蓄热锅炉集中供暖技术研究

电蓄热供暖技术既能够消纳风电降低弃风率、响应火电灵活性改造政策,同时能够满足北方地区的供暖需求,在相关财政政策的支持下具有可观的经济性,市场前景良好。通过对电极锅炉+水蓄热装置、固体蓄热式电加热装置、电极锅炉+低温相变蓄热装置、高温相变蓄热式电加热装置等四种不同电蓄热装置生产厂家以及实际案例的调研,分析比较不同的电蓄热技术特点,建立戴布拉图模型,针对不同的需求推荐合适的电蓄热技术路线。

“煤改电”推进过程中电锅炉和空气源热泵供暖系统的比较研究

在能源局和发改委等部门发布的清洁取暖政策驱动下,"煤改电"项目有着良好的市场前景。电锅炉和空气源热泵是两种最主要的电供暖热源形式。对电锅炉和空气源热泵供暖系统在适用场景、运行维护、改造适应能力、投资和运行费用等方面进行综合比较,指出了空气源热泵在"煤改电"项目中存在的技术问题,并提出了相关解决办法,并建议采用电锅炉进行区域集中供暖,采用空气源热泵进行分散式供暖。

光伏电站和风电场储能容量配置的技术经济研究

“十四五”期间,光伏、风电装机比重将进一步提升,电力系统对储能电站容量的需求也将随之增加。考虑到未来几年国家政策对储能产业的扶持、产业链的发展完善、产品的研发改进以及产品制造成本降低等利好因素的影响,储能产业的发展有望进一步提速。为降低弃光弃风率,提高可再生能源发电项目整体经济性,针对光伏电站和风电场如何确定储能装机容量以及如何确定储能系统充放电功率提出了基于经济性最优的储能系统优化配置方法。该方法通过对光伏电站和风电场的运行现状分析,以太阳能和风能资源逐时数据、储能系统单位造价、充放电效率、运行成本、售电电价和储能系统运行年数等因素作为边界条件,以净现值最大为目标计算储能容量配置。以弃电率和初始投资为边界条件,差额静态回收期最小为目标计算储能系统最佳充放电功率。以格尔木地区某100 MW光伏电站和100 MW风电场为例,进行了储能系统配置计算,并对计算结果进行分析。

生活垃圾气化甲烷化发电技术

我国生活垃圾产量逐年增加,焚烧是目前主流的生活垃圾减量化和资源化处理技术。但是未经预处理的生活垃圾成分复杂、热值偏低,导致在焚烧过程中存在污染物排放和发电效率低等问题。针对上述问题提出了一种全新的生活垃圾气化甲烷化发电技术。该技术将生活垃圾筛选、破碎、干化后制成废弃物衍生燃料RDF-5,利用气化、净化、甲烷化工艺制成高热值可燃气体,并采用内燃机-蒸汽轮机联合循环发电,能够降低污染物排放并提高发电效率。基于该技术,对各个工艺环节开展分析讨论与比较选型,以每天处理300t RDF-5燃料为例,进行了热平衡计算及发电机组配置方案设计。

新能源发电工程储能系统容量/功率优化配置

新能源风、光发电工程中配置一定容量的储能系统,可以显著提高新能源发电的消纳水平。储能系统的容量/功率的优化配置可最大程度提高储能系统利用效率和经济性,同时将新能源风电、光伏的弃电率降低到设定的目标值。提出以全生命周期内储能系统净现值最大为目标,综合考虑储能系统全生命周期内投资、运维成本、购电成本、售电收入、充放电效率、荷电状态、储能电池寿命、弃电率等多种因素的储能系统容量/功率优化配置方法,并以青海某工程1 030 MW光伏阵列和250 MW风电场的运行数据为例,计算得到该新能源风电、光伏发电工程中净现值最大的储能系统容量/功率配置,使整个储能系统获得最优的经济性。

某能源中心节能技术方案探讨

探讨位于公共绿地的能源中心,选用冷水机组+风冷热泵+水蓄冷作为冷源,电锅炉+水蓄热作为热源。考虑到冷却塔和风冷热泵机组放在地面会影响景观,结合能源中心的进排风系统,设计了采用全地下布置方案,即将冷却塔和风冷热泵机组放入地下一层,探讨了地下建筑中冷却塔和风冷热泵的布置形式。