黑液气化应用研究现状和期待解决的问题

从前期的低温气化和以空气作为氧化剂的常压高温气化,已经发展到最近以氧气为氧化剂的加压气化。研究发现,低温气化工艺复杂,热效率较低;以空气为氧化剂的常压高温气化得到的燃气的热值低,且含有约50%的N2,只适应于联合发电;以氧气为氧化剂的常压或加压高温气化获得的燃气热值高,主要成分是CO和H2,不含有N2成分,适应于联合合成乙醇和二甲醚,也适应于联合发电,且发电效率较高。但是,在以氧气为氧化剂的高温气化工艺中,气化炉还需要进行结构优化,气化炉的严重腐蚀和黑液流体输送困难等问题需要以后研究解决。总之,黑液气化技术还不能满足工业化生产要求,黑液气化在制浆造纸行业的推广应用还需要假以时日。

黑液气化联合循环发电厂的模型研究

建立由制氧站、黑液气化站、燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机组成的整体黑液气化联合循环(BLIGCC-Black Liquor Integrated Gasification Combined Cycle)发电的系统模型。主要设备有气化炉、空分设备、气化气的净化设备和燃气-蒸汽联合循环发电系统。通过模型分析和计算机模拟运算,得出以下结论:(1)当气化压力大于13.7×105Pa时,采用空分制氧(供给黑液气化需要的氧气)的电能消耗小于直接压缩空气(供给黑液气化需要的氧气)的电能消耗。(2)按当前的试验条件,处理1吨干燥黑液,整体黑液气化联合循环发电的净电能产量为3809733kJ,相当于1058.3kWh,供电效率为28.5%,整体黑液气化联合循环发电将是大型制浆造纸厂选择的节能和减少污染气体排放的有效办法。

节能制浆厂模型及其能量流动模拟

建立由整体黑液气化联合循环发电厂、蒸汽生产车间、蒸煮车间、蒸发站、纸浆干燥车间和苛化车间组成的节能制浆厂模型。模型中,以机械热泵替代多效蒸发器进行黑液浓缩,以黑液气化炉替代传统焚烧炉处理浓黑液,并联合燃气-蒸汽发电机组进行发电生产。通过模型分析和计算机模拟运算,得出以下结论:在接近试验条件下,节能制浆厂每生产1t风干浆,发电厂供电量为6771310kJ,整体制浆厂电能消耗3072435kJ,电能剩余3698875kJ,相当于1027.5kWh。整体制浆厂热能消耗7802235～8318929kJ,需要标准燃煤380.6～405.8kg,该节能制浆厂模型的节能效果显著。