生物质循环流化床机组协调系统模型研究

针对生物质循环流化床(CFB)机组,通过机理分析,研究了生物质燃烧的动态过程,建立了生物质CFB锅炉燃料侧燃烧模型。通过能量守恒,确定了生物质CFB机组汽水侧和汽机侧主要参数之间的函数关系,建立了负荷控制系统模型。基于某30 MW生物质CFB机组实际运行数据,通过稳态工况推导、回归分析和遗传算法辨识了模型的参数和函数关系,在Simulink软件平台验证了模型的结果并进行了模型阶跃试验。结果表明:模型的输出与实际数据能较好地吻合,主蒸汽压力、负荷的平均相对误差均在4%以内,阶跃响应符合实际经验,证明建立的模型能够反映机组的动态特性。

基于正交实验的生物质快速热解流化床模拟研究

为了提高移动式生物质热解流化床中的生物质颗粒的热解效率,首先基于冷态流化床讨论了气力进料的优势,接着基于正交实验方法选取3个因素3个水平,以降低生物质颗粒时均浓度和提高流化床稳定性为实验目标,分析多因素交互作用对生物质颗粒在流化床中的流化混合效果的影响。结果表明:气力进料的混合分散效果优于直接进料;设计的双侧错位气力进料流化床装置效果最佳,同时静床高度也是影响流化床稳定性的重要因素,在该工况下的最佳设计方案为双侧错位气力进料,静床高度为120mm,生物质粒径为0.75mm。

曝气生物流化床(ABFB)处理煤气化废水的研究

介绍一种曝气生物流化床的基本原理及特点,制作了总有效容积为1.5m3的曝气生物流化床(ABFB)中试设备,流化介质为合成高分子多孔材料,其物理性能为:持水量25倍、比表面积≥200m2/g、含氮量6.72%,载体带有-NH2、-COOH、-OH、环氧基等活性基团可与微生物结合而固定化微生物,载体中生物量平均为28g/L(H2O),故具有很高的处理效率.对平均值为COD 3450mg/L、NH4+-N 451mg/L、挥发酚为177 mg/L的煤气化废水,经过ABFB处理后,其处理水中COD 57.7mg/L、NH4+-N 0.285mg/L、挥发酚0.434mg/L,其运行效果优于曝气生物滤池(BAF)、接触氧化、活性炭流化床.ABFB具有运行稳定、抗冲击负荷强的特点,是一种先进的水处理技术.

成型生物质流化床气化及结渣影响因素研究

为提高生物质气化产物的品质,采用成型桉树皮和成型玉米秸秆2种典型农林废弃物,并选取稻壳和木屑作为对比,在中试规模的流化床实验台上进行气化实验,得到成型桉树皮、成型玉米秸秆、稻壳和木屑的最佳空气当量系数,分析了成型生物质在气化中出现结渣现象的原因。结果表明:在实验条件下,成型桉树皮、稻壳和木屑的最佳空气当量系数为0.20,其燃气热值分别为5.5 MJ/m^(3)、5.5 MJ/m^(3)、6 MJ/m^(3),气化效率分别为60%、45%、52%;成型玉米秸秆由于其高灰分、低热值,所需空气量更大,最佳空气当量系数为0.24,燃气热值为4 MJ/m^(3),气化效率为35%;气化温度提高可促进不同生物质的气化反应,碱金属、碱土金属含量较多的成型生物质在气化过程中更易结渣。

中心脉冲气-液-固循环流化床微生物燃料电池产电特性

为进一步提升微生物燃料电池(MFC)的电化学性能,设计并搭建了一个中心脉冲气-液-固循环流化床微生物燃料电池(CPCFB-MFC),通过设计多组实验工况研究了脉冲液流频率和幅值、颗粒循环速率及气体流量对CPCFB-MFC产电及污水处理特性的影响。在中心液流脉冲频率为0.25 Hz、脉冲幅值为0.08 m/s、颗粒循环速率为3.3 kg/(m^(2)·s)、气体流量为2 L/min条件下,CPCFB-MFC的输出电压达到最高(为649.2 mV),此时污水处理时间最短(为77 h)。通过对比不同工况的污水处理效率和综合能耗,证明了在反应器内采用脉冲液流和气-液-固循环运行方式能进一步提升MFC的综合性能。这项工作对推动微生物燃料电池技术的产业化具有重要意义。

活性添加剂对生物质循环流化床燃烧特性影响研究进展

循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)燃烧被认为是未来大规模开发利用生物质能源最有潜力的技术之一。该文概述生物质直燃CFB锅炉在运行实践中面临的受热面沾污腐蚀、床料烧结团聚、燃烧不均匀、NO_(x)原始排放高等诸多问题和对应的活性添加剂解决方案。如采用硅铝基、硫基、钙基、磷基等添加剂形成高熔点盐或降低Cl含量,可有效缓解炉内受热面沾污腐蚀等现象;借助载氧体辅助燃烧技术,有望通过替代床料的氧化还原循环反应改善炉内气氛分布均匀性并提高燃烧效率;在燃烧过程中投入适量的铁基或还原类添加剂,可抑制含氮前驱体向NO_(x)转化,亦或还原已生成的NO_(x),从而降低NO_(x)原始排放。未来,对添加剂的研究应重点关注机理分析、标准化、工程放大、固废资源化利用等方向,以期实现对生物质的清洁高效利用。

循环流化床炉生物质掺烧降碳技术研究

火电行业的降碳工作直接关系到“双碳”目标的实现,而循环流化床炉具有燃料适用性广的优势,能够大比例掺烧可再生“零碳”能源-生物质燃料,大幅降低火电厂碳排放。在役循环流化床炉和燃煤条件,进行生物质混合掺烧试验,并对燃烧稳定性、污染物排放及热效率进行了综合评估。掺烧试验结果表明:生产单位蒸汽煤耗量随掺烧比增大显著降低,燃烧工况稳定;掺烧条件下单位石灰石耗量降至4.5 kg/t蒸汽左右,SO_(2)排放量达标;掺烧后炉内温度升高,排烟温度升高,而飞灰量增大,使热损失有所增大;通过调控风量配比、料层差压及过量空气系数,总体热效率接近设计值;长期运行条件下,生物质掺烧比达到约30%,SO_(2)和NOx排放量合格,尾部受热面未受明显腐蚀,1 t蒸汽减排CO_(2)量约480 kg。

低负荷下生物质掺烧比例对循环流化床锅炉燃烧性能的影响

为了研究生物质在低负荷下循环流化床机组深度调峰中的应用潜力,本文结合实验和数值模拟方法,分析不同生物质掺混比例对CFB锅炉内部温度、压力、气体浓度及颗粒动态的影响。研究发现,生物质掺混比为10%、20%时,循环流化床密相区升温速率提高2~8℃/min,但稳定温度随掺混比增加而降低。为深入了解造成这种现象的原因,分别对3种工况进行数值计算后发现:掺烧比由0%提升至20%时,密相区压降由900 Pa减少至700 Pa;CO浓度由10%降低至5%;CO_(2)浓度从17%降低至12%;颗粒浓度降低了18%。相对地,稀相区各组分浓度出现增加,特别是颗粒浓度增加了达38%。表明生物质的掺入促使燃烧区域向炉膛中上部移动。这一发现证明了生物质掺烧能有效提高低负荷下炉内升温特性且满足“双碳”目标下的需求,为低负荷下电网调峰提供了新方法。

生物质双流化床气固流动特性研究与数值模拟

依靠双流化床冷态装置考察流化风和松动风的流量对流化床流化形式、返料器料封高度以及固体循环量的影响。当流化风流量为5 m3/h时,流化床气化器内颗粒呈鼓泡流化。返料器料位与返料器两侧压差有关,压差越大,返料器内料封高度越低。气体反窜时返料器两侧压差变小,料位逐渐升高。不改变其他条件,在下松动风流量为3 m^(3)/h及以下时,增大松动风流量,颗粒循环量逐渐增加,一定条件下固体颗粒循环量达到最大为6.72 kg/h。对装置进行数值模拟,结果显示颗粒的流化形式与实验一致。

前置O_(3)/H_(2)O_(2)-生物炭流化床在水厂提标工程中的设计应用

山东L水厂设计规模为12万m^(3)/d,提标改造前,水厂以常规处理工艺为主,并采用投加高锰酸钾和粉末活性炭来去除原水中的2-甲基异莰醇(2-MIB)和土臭素(GSM),但仅可应对2-MIB质量浓度不高于80 ng/L的情形。为满足新版《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2022)、提高供水水质,建成了前置臭氧/双氧水(O_(3)/H_(2)O_(2))-生物炭流化床工艺,创新性地将深度处理工艺置于常规处理工艺之前以去除嗅味物质,并降低有机物、藻类等对常规处理工艺的影响,提升整体工艺处理效率。提标改造后,在原水2-MIB质量浓度不高于600 ng/L时,滤池出水2-MIB质量浓度降至5 ng/L以下,高锰酸盐指数、浑浊度、颗粒数等水质指标亦有大幅度降低。同时,水厂停止投加粉末活性炭与高锰酸钾,减少了聚合氯化铝(PAC)与次氯酸钠投加量,并关停了气浮工艺,吨水制水成本降低了0.129~0.171元,为同类水厂提标改造提供了工程经验和案例支撑。

基于数值模拟对生物质循环流化床锅炉燃烧优化的研究

基于双流体模型对生物质燃料在循环流化床锅炉的燃烧过程开展模拟研究。模型中考虑固体燃料在炉膛内的干燥、热解和燃烧过程,并通过模拟结果调查下移燃料进口,减少屏式过热器受热面的面积,是否会影响烟气温度。通过对改变燃料进口位置的工况开展模拟研究,发现对于高水分燃料,可通过下移燃料进口,促使其提早干燥并燃烧,且有利于燃烧区整体下移,避免火焰直扫屏式过热器;而在减少屏式过热器的受热面后,烟气的平均温度略有上升,保证了屏式过热器的换热能力。模拟研究表明,合理改变燃烧区的燃烧组织形式,可以实现锅炉稳定运行及维持流化床锅炉热效率的主要因素。

生物质流化床锅炉床上点火技术研究

目前生物质流化床锅炉的点火多采用床下油枪点火方式,尽管这种方法较为成熟,但存在燃油消耗量大和环境污染问题,不符合当下碳达峰碳中和背景。江西上饶宁能生物质发电有限公司技术团队在一台65t/h 生物质循环流化床锅炉上成功突破了床上点火不投燃油技术,该技术不仅显著降低了生物质锅炉的点火成本,还减少了因油枪点火产生的环境污染,有效避免了布袋除尘器因油雾而糊袋的问题,提升了点火效率。本文将详细介绍床上点火不投燃油技术的原理、操作步骤,以及其环保和经济效益。

生物流化床及深度处理在焦化废水处理提标改造中的应用

根据最新的焦化污染物排放标准,某公司对原有的A^(2)/O法(厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺)焦化废水生化处理系统进行改造,同时增加了出水的深度处理系统,使焦化废水处理后的中水达到了循环水补水标准。经过4个多月的试运行,系统运行稳定,达到了预期改造目标。

流化床生物质快速热裂解试验及生物油分析

在自行研制的一套进料量为5kg/h流化床上,选用高铝矾土为流化床床料,选择450℃、475℃、500℃和525℃四个反应温度对玉米秸秆粉的快速热裂解规律进行了研究,主要考察了不同反应温度对热裂解产物收集率的影响。在热解温度为500℃左右时,生物油收集率具有相对高的数值:37.5%。所得到生物油有两个分层,利用气相色谱-质谱联用仪对各自成分进行了定性分析。

燃生物废料流化床锅炉

介绍了国内外生物质燃料开发与利用现状 ,燃生物废料锅炉炉型的选择以及生物废料在流化床中燃烧存在的烧结问题及解决措施。

生物流化床A/O^2工艺处理焦化废水过程中有机组分的GC/MS分析

在自行设计的2000m·3d-1规模的生物流化床A/O2工艺中,以实际焦化废水为研究对象,采用GC/MS法分析各单元工艺的有机物组分,解析了污染物的降解规律.结果发现,焦化废水中酚类物质占有机物总量的90%以上;厌氧阶段对废水COD的去除率为10%~15%,主要为大分子复杂有机物分解为有机酸、有机醇类,此过程使废水BOD/COD值由0.30提高到0.45;一级好氧阶段可去除大部分的酚、胺、喹啉、吡啶、呋喃、吲哚、萘等组分,COD的去除率达到65%~70%;二级好氧阶段的COD去除率为40%~50%.间甲苯酚、哌嗪、哌啶、长链烃类、苯类等在生物处理出水中可被检出,属于难降解成分,有必要对其进行深度处理.采用TTC脱氢酶法测试了不同工艺段废水对酶活的影响,在相同的TOC浓度时,厌氧出水和一级好氧出水的酶活达26~29μg·h-1,滤池出水的酶活为几个工艺段水质的最低值7.02μg·h-1,显示其中可被微生物利用的有机物急剧减少.

秸秆类生物质与石煤在流化床中的混烧与黏结机理

以玉米秸秆与石煤按不同比例组成的混合物为研究对象,在TG-DTG热分析仪上进行了燃烧特性分析,结果表明玉米秸秆有利于石煤的着火和稳定燃烧,对石煤有一定的助燃作用;在小型鼓泡流化床实验装置上,以石英砂为床料、石煤灰为添加剂,进行了玉米秸秆成型燃料流化床燃烧的床料黏结实验,结果表明:石煤灰能够在生物质流态化燃烧过程中有效地抑制流化床床料黏结现象的发生;通过对实验中形成的结团进行扫描电子显微镜X射线能谱(scanning electron microscopy/Energy-dispersive X-ray-SEM/EDX),对床料进行X射线荧光光谱(X-ray fluorescence,XRF)分析,结果表明石煤灰中的Al和Fe能够与生物质灰中的碱金属化合物以及低熔点共熔物发生化学反应生成高熔点物质,并且覆盖在生物质碳颗粒与石英砂颗粒表面形成隔绝层,从而阻止低熔点物质的生成与迁移。

生物活性炭流化床净化采油废水的效能及特性

为了解决采油废水生化处理难度大、处理效率低等问题，采用颗粒活性炭为载体的内循环流化床反应器工艺在好氧条件下净化采油废水，利用果壳粒状活性炭为载体，投配率为15％时效果较好；最优化水力停留时间为5h，借助有机物的表征参数COD、UV254、UV410、有机酸以及GC／MS分析方法对该工艺净化采油废水中的有机物的能力进行了研究，结果表明，COD去除率在25％～45％之间波动，UV254、UV410和有机酸的平均去除率分别为85．9％、73．6％和51．5％，含油量去除率可达100％，但很难去除长链烷烃．研究还发现，由于采油废水中含有某些高浓度的无机离子，如Ca^2＋、Cl^-，占据了活性炭吸附活性中心，从而对活性炭吸附和降解有机物的性能产生不利影响；采油废水温度较高也是影响生物活性炭处理效果的一个因素．

流化床生物质与煤共气化特性的初步研究

在热天平和流化床实验装置中研究了生物质与煤的共气化特性,采用程序升温热重法对稻秆焦、高粱秆焦、玉米秆焦和神木煤焦以及生物质焦与煤焦混合物进行水蒸气气化研究。结果表明,生物质焦和煤焦的反应活性依次增大,其顺序为高粱焦>稻秆焦>玉米焦>神木煤焦。一定温度下,生物质焦与煤焦混合物的气化碳转化率高于各自气化碳转化率的加和。在流化床气化实验中,比较了单独煤气化与稻秆/煤混合物气化的结果,实验结果表明,混合物气化碳转化率、气体中可燃组分的体积分数均高于单独煤气化,气体中CO2的体积分数低于单独煤气化CO2的体积分数。

生物三相流化床A/O^2组合工艺在焦化废水处理中的工程应用

针对目前焦化废水处理工程系统停留时间长、处理效率低的现状,采用自行研制的新型结构生物三相流化床来实现A/O2组合作为核心工艺,研究生物处理系统各个单元结构在焦化废水处理中的降解特性及耦合关系.结果表明,生物系统在总停留时间42h下稳定运行时,厌氧流化床能有效提高焦化废水的可生化性;将废水的BOD5/CODCr(B/C)平均值从0.30提高到0.45,一级好氧流化床能高效降解有机污染物,对CODCr和酚的平均去除率分别达到87.8%和99.9%,平均处理负荷分别为3.97kg·m-·3d-1(以CODCr计)和1.01kg·m-·3d-1(以酚计),二级好氧流化床对NH4+-N平均去除率达到89.9%,出水NH4+-N浓度稳定在15mg·L-1以下.生物系统出水经过滤混凝沉淀工艺后达到《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456-1992)中的一级排放标准.