固定床生物质气化机组主要技术性能试验研究

采用气相色谱议等仪器,测试并检验了固定床生物质气化机组的炉膛温度分布、燃气组分、低位发热量及杂质含量等主要性能指标,同时分析了物料种类、气化强度、炉膛温度、二次风系数等因素对气化效果的影响,初步探索了生物质气化机组设计的一般规律.研究结果表明:气化强度在200kg/m3.h左右时,生物质燃气的低位发热量和杂质含量可取得最佳值;二次风系数控制在20-25%之间,炉膛内还原区温度在700℃左右,可以保证较好的燃气质量.

生物质气化综合利用技术概述

生物质能源是一种可再生的能源,生物质气化是实现生物质能源高效清洁利用的可行技术之一。目前,生物质固定床气化技术成熟度较高且逐步实现工业化运行。生物质气化制燃气及副产物的开发循环利用高度契合了我国当下碳中和、碳达峰的发展方向。因此,在新的形势下,生物质气化必将融合更多关联技术大步前行。

下吸式生物质固定床气化炉研究进展

随着全球能源需求的不断增加和化石能源的日趋枯竭,生物质固定床气化技术作为一种清洁的可再生能源利用技术,引起许多研究者的关注。与上吸式固定床气化炉相比,下吸式具有可燃气焦油含量低、炭转化率高、可燃气热值高、可燃气产品用途广的优点。笔者详细介绍了下吸式生物质固定床气化炉的原理、分类、单段下吸式固定床以及两段下吸式固定床的研究现状,并且在综述的基础上,对下吸式固定床气化炉的应用研究提出了展望。

生物质固定床气化试验研究

根据生物质的气化原理,利用固定床上吸式气化的试验方法,对生物质进行气化研究.搭建一小型气化试验炉,分析采样气,得到气化气的热值.利用实测数据计算法计算各种气化指标,同时研究了炉温、原料特性、燃料层厚度等操作条件对生物质气化的影响.建立了数学模型,对气化过程进行模拟,进一步研究气化炉内部的反应状况.比较模拟计算得出的燃气成分、热值与试验测得的相应数据,验证了上吸式固定床气化方法的可行性.

下吸式固定床生物质气化温度场和组分场分布特性

首先采用多维数值模拟方法解析了下吸式固定床反应器生物质气化反应的发展过程,并通过主动配气下吸式固定床的气化试验结果验证了该数值解析方法的可行性。在此基础上,解析了气化过程中炉内温度场和组分场的分布特性。结果表明,空气当量比RER是影响下吸式固定床气化过程气化特性的重要因素,并且对于炉内温度场分布和气化产气组分场的最优取值范围为0.24～0.28。

基于BP神经网络的生物质固定床热解气化过程模拟

为研究生物质的热解气化规律,基于BP人工神经网络原理,利用Matlab神经网络工具箱,以试验得到的两种生物质54组试验数据作为样本,建立了以停留时间、水分、温度、催化剂种类和催化剂用量为输入变量,气、液、固产物产率和不同种类气体组成为输出变量的生物质固定床热解气化过程模型。模型输出的7个变量的预测结果与试验数据吻合较好,证明该模型对生物质热解气化过程模拟的可行性和有效性。

上吸式固定床生物质气化的综合计算法模型

针对已有生物质气化模型在实际工程应用中的局限性,以Н.Н.Доброхотов提出的煤气化经验模型为基础,依据改用生物质成型燃料的3M13型上吸式气化炉所测数据,得到上吸式固定床生物质气化的综合计算法模型。该模型主要修正原模型干馏阶段的热解水、CO_2和焦油的产率;并在固定碳气化阶段,引入空气当量比作为参数,改进原模型中C/N特征值取值的随机性。通过与其他学者的上吸式气化炉生物质气化实验对比,模拟结果与试验数据符合良好,证明本模型在工程应用中模拟生物质上吸式固定床气化过程的可行性。

固定床气化器中生物质原料的热解气化特性

分析了生物质原料的化学和物理性质，指出了原料性质对固定床气化器中反应过程的影响。详细分析了下吸式固定床气化器中的反应过程，热解、氧化和还原反应的机理，控制反应的主要因素。指出了生物质原料气化反应工艺的关键是维持反应层的稳定，针对秸秆类低品质原料的性质，提出了气化器工艺设计的要点。

改进型生物质上吸式固定床气化炉的应用与效益分析

生物质能源具有可再生性、低污染性、广泛的分布性等特点,是一种理想的可再生能源,也是一种重要的环境友好型的新能源。目前,国内生物质气化装置普遍存在产出可燃气中焦油与氮气含量较高、热值较低、气化效率较低和自身热损失较大等问题,对生物质上吸式固定床气化炉进行了改进,着重介绍了改进型生物质气化炉的各项技术指标,并对在现有燃煤、燃油锅炉应用改进型上吸式固定床气化炉后的环境效益、经济效益和社会效益及节能减排效应进行了分析。

不同配气工艺下生物质固定床气化试验研究

采用自主研发的连续运行主动配气下吸式固定床气化炉为试验平台,研究了不同配气工艺下气化炉内温度场和压力场的变化,并且以稻草为气化原料进行气化试验,分析了不同配气工艺对燃气组分、燃气热值和燃气中焦油质量浓度的影响。结果表明:改变配气工艺从单层配气到双层配气再到三层配气,反应炉内温度逐渐升高,反应炉内各层压力逐渐均匀,三层配气时炉内氧化层温度在1 100℃左右,炉内最高压力为24.1 kPa,三层配气时气化炉内温度场和压力场的分布具有较高气化反应特性;同单层配气和双层配气相比,三层配气工艺下以稻草为气化原料燃气组分中H2和CO的体积分数明显提高,其值分别为10.23%和20.49%,相比于单层配气提高了3.08%和2.28%,单层配气、双层配气和三层配气工艺下燃气热值分别为4 656.82 kJ/m3、4 934.99 kJ/m3和5 476.77 kJ/m3,燃气中焦油质量浓度分别为0.834×10-3kg/m3、0806×10-3kg/m3和0.721×10-3kg/m3。

生物质混流式固定床气化炉运行特性分析

以桉木为原料，对1.5 t/h 生物质混流式固定床气化炉运行特性进行了测试分析与评价，与文献报道的相关炉型包括上吸式、下吸式、两段式等炉型运行结果进行了比较。实验以气化炉空气通入量作为主要控制变量，对有或无水蒸气条件下的气化炉温度及压力分布、燃气组成、焦油与飞灰含量、气体产率等参数进行了较长周期的测试，结果表明：气化炉运行效果符合设计要求，各项指标相当于或优于传统的下吸式气化炉；气化炉运行温度与压力比较稳定；以冷燃气计算的燃气热值约为4900～5500 kJ/Nm＾3；气化效率约为70%～78%；燃气焦油含量约600～3500 mg/Nm3，运行负荷在50%以上时，焦油含量一般低于1500 mg/Nm3。研究结果有望为混流式气化炉的改进和操作提供优化建议，同时可为其他气化工艺设计提供参考依据。

下吸式固定床的生物质H_(2)O/CO_(2)气化数值模拟研究

利用Aspen Plus软件建立干桦木屑在下吸式固定床气化炉中的气化模型,模拟值与文献实验值吻合良好。利用Aspen Plus的灵敏度分析模块模拟分别以水蒸气(H_(2)O)和二氧化碳(CO_(2))为气化剂时气化剂/生物质碳比(GC值)对气化结果的影响,并结合H_(2)O、CO_(2)各自的特点研究其复合气化。结果表明,H_(2)O气化时可获得富氢煤气,但其净CO_(2)排放量较高;CO_(2)气化时碳转化率及冷煤气效率较低,但净CO_(2)排放量较低;H_(2)O、CO_(2)复合气化使碳转化率及冷煤气效率略有降低,但可有效减少气化系统中的净CO_(2)排放量。

下吸式固定床的生物质O_(2)/CO_(2)分段气化流程模拟

建立干桦木屑在下吸式固定床气化炉中的Aspen Plus气化模型,该模型预测煤气组成和煤气热值,与文献试验结果吻合良好。利用灵敏度分析模块模拟了氧碳比、CO_(2)/C对气化结果的影响,并提出O_(2)/CO_(2)分段气化流程,对比常规的CO_(2)气化特征,分析了CO_(2)/C对气化结果的影响。结果表明,纯氧气化时可获得高H_(2)和CO浓度的气化气,但其净CO_(2)排放量较高,氧碳比增加使碳转化率逐渐增加、冷煤气效率先增加后降低;CO_(2)作为气化剂时,随着CO_(2)/C的增加,净CO_(2)排放量逐渐减少,但碳转化率及冷煤气效率大幅降低;与常规CO_(2)气化相比,O_(2)/CO_(2)分段气化在保持低CO_(2)排放量的同时,可有效增加气化过程中的碳转化率及冷煤气效率。

生物质流化床气化炉的发展与应用

连续气化的生物质流化床气化炉,以空气和水蒸气为气化剂,用生物质和煤为原料(煤的质量比0~20%),煤气热值为6~7 M J/m3。该炉在生产燃气的同时,还可副产水蒸气和生物质木炭,燃气可民用、工业用及发电用。间歇气化的生物质流化床水煤气炉,采用吹风和制气的二步工作法生产水煤气。水煤气的热值可达12~16 M J/m3,燃气可用于提氢和制备甲醇、二甲醚等。

灰化学成分对生物质气化特性的影响规律

气化利用是实现生物质资源高效清洁利用的有效方式之一,灰化学组成是影响生物质气化的主要因素,不同无机组分对生物质气化特性的影响规律尚不完善。通过酸洗脱灰耦合灰化学模化物负载的方式,对灰化学成分的作用进行了系统的研究。结果表明,P是除Na、K之外,造成气化灰渣烧结熔融的主要因素之一;不同助剂的加入均可抑制CH4析出,酸性助剂(Si、Al、P)的添加有助于CO的生成,降低体系的冷煤气效率(CGE)和合成气品质(H2/CO);碱性助剂(Ca、Fe、Mg、K、Na)趋向于提高H2和CO_(2)产率,对体系H2/CO改善作用显著,Fe基助剂可使其由0.75提升至1.54。

上吸式固定床生物质气化炉的结构优化及数值模拟

以广州某公司的气化效率较低的上吸式固定床气化炉为研究对象,利用数值模拟研究方法,对气化炉的结构进行优化改进。分别对单面、双面、三面进风的炉内气流进行研究,探究进风口与水平面的夹角对炉内气流的影响。结果表明:采用双面进风,下倾角为45°时,炉内气流分布状况最佳。结构优化方法为生物质气化炉体改造提供参考。

生物质固定床气化炉异常工况的分析

针对以空气为气化介质的径高比为0.32的下吸式固定床气化炉,当通风量为11 m3/h时,分别研究了在正常运行、"搭桥"及"烧穿"情况下反应温度及气化燃气组分百分率变化规律。研究结果表明,在发生"搭桥"、"烧穿"的异常工况下,反应温度会偏离正常值且各燃气组分百分率会明显下降,并分析了产生此效果的原因。

上吸式固定床生物质炉的数值模拟与实验研究

我国拥有丰富的生物质资源,但利用效率低,造成资源浪费。因此,本文设计了一种常压固定床生物质气化装置,将生物质原料转化为生物质燃气。该装置采用固定床、上吸气热解气化系统,使用各种生物质物料作为气化原料,通过先进的气化反应条件控制,产生清洁环保的生物燃气。此外,该装置通过高度精准的自动化控制,能够满足不同工况的燃气使用条件。仿真结果表明,本文设计的装置的物质气化炉的流场分布均匀;氧化层和还原层的温度场数值稳定;氧化层出口处的氧气浓度几乎为0;转化反应充分,效率较高。