木屑高温水蒸气气化制备富氢燃气的特性研究

在高温固定床反应器内,无催化剂作用下,进行了木屑高温水蒸气气化制取富氢燃气的特性研究。实验主要研究3 g原料,反应温度(750～1 050℃)及水蒸气流量(0～1.5 g/min)对燃气组分、产氢率、燃气热值(QLHV)等气化过程评价指标的影响。实验结果表明:反应温度和水蒸气流量对燃气组分影响很大,较高的反应温度和加入适量的水蒸气有利于氢气的产生,但随着反应温度的升高和水蒸气流量的增加会使燃气热值降低。在1 000℃时,水蒸气流量为1.02 g/min时,燃气中氢气体积分数可达51.03%,产氢率为71.08 g/kg(以干燥基计,下同),为理论最大产氢率(172.02 g/kg)的41.32%。考虑到实际操作过程,在反应温度为850℃时,水蒸气流量的最佳值为1.02 g/min。木屑高温水蒸气气化所得燃气热值在11～13 MJ/m3范围内变化。研究结果证明,高温水蒸气气化是生物质制取富氢燃气的一种有效方法。

高温空气发生器热态实验研究

介绍了高温空气发生器热态实验研究的实验方法和仪器，进行了高温空气发生器热态实验研究，实验结果表明：高温空气发生器的基本性能满足系统设计要求，并获得了大量的实验数据；根据实验数据分析了空气预热温度、排烟温度、炉温、切换时间之间的变化关系，研究了空气预热温度、切换时间对烟气中NOx排放的影响，并且获得了高温空气发生器重要的性能参数，为深入研究生物质高温空气气化系统作好了充分的准备。

下吸式气化炉木屑高温蒸汽气化制取富H_2实验

设计了生物质高温蒸汽气化实验平台,主反应器为高温蒸汽发生系统和带有喉口的下吸式气化炉。利用该实验平台对木屑进行高温蒸汽气化研究,气化过程通入的蒸汽温度控制在600～1 000℃。实验结果表明：高温蒸汽既是气化过程的气化剂又是部分热载体,能有效提高气化效率,并维持炉内温度场的稳定。实验条件下,气化气可燃组分体积分数达到77%以上,当蒸汽温度为（948±4）℃时,气化气中H2体积分数达到（51.83±0.12）%,气体热值为9.81 MJ/m3,H2/CO组分比达到2.17,气化气可持续稳定燃烧,气化性能较为理想。

高温加压气流床内生物质气化特性的实验研究

在15-20kg／h规模的沉降式加压气化实验装置上，实验研究了高温条件下，不同O／C摩尔比对生物质气化特性的影响。并根据实验气化炉的边界条件，建立了相应的气化模型。模型计算结果与实验结果吻合较好，模型能够很好的预测气化参数对生物质气流床气化特性的影响。研究结果表明：在气化还原反应区，高温有利于气化反应向吸热方向进行；O／C比在1．0—2．0范围内，随O／C比的增加，CO、H2均呈现先增加后减小的趋势，可燃气体成分（CH4＋H2＋CO）占总合成气的50％左右；部分燃烧反应区温度在1600K以上时。碳转化率大于90％，冷煤气效率达到50％左右。

气化剂预热温度对加压喷动流化床煤部分气化的影响

在0.1MW加压喷动流化床气化试验装置上成功验证了高温气化介质煤气化新概念,并对气化介质预热温度对煤部分气化特性的影响进行了研究。结果表明,气化介质温度从300℃提高到700℃后,煤气中N2浓度降低导致煤气热值增加幅度达23%,煤气中可燃组分H2和CO浓度分别从10.6%和10.5%上升到15.2%和12.2%,不可燃组分N2和CO2浓度从60.3%和15.3%降低到55.7%和13.5%,而甲烷含量基本不变;相应的冷煤气效率由48.7%增加到59.6%。气化介质预热温度的变化对碳转化率和干煤气产率影响不大。

生物质高温空气气化分析、现状及前景

本文概述了我国发展生物质高温空气气化的必要性 ,对生物质高温空气气化的思想由来、系统组成、工作原理及过程进行了详细地介绍 ,并且阐述了生物质高温空气气化系统的基本特性 ;对国内外生物质利用技术的现状及前景进行了介绍 。

生物质高温气流床分级气化特性

为了满足生物质间接液化中对合成气组成的要求,特别是H2与CO体积比要达到1.0~2.0,采用生物质低温热解炉结合高温气流床的生物质分级气化系统,研究气流床分级气化方式对生物质气化合成气的影响.针对温度、一次气化时间等因素,研究合成气组分、H2与CO体积比、碳转化率、气化效率以及焦油质量浓度等方面的变化情况.结果表明,生物质分级气化和温度的升高均能够提高H2与CO体积比.生物质分级气化系统的最佳工况是一次气化时间为0.6s,当气化温度为1 100℃时,此时气化效果最好,气化效率达到75%,H2与CO体积比可达1.22,碳转化率达到96.3%.分级气化合成气中焦油质量浓度比传统气化明显减少,从5.46g/m3降低到了50mg/m3.

高温空气气化数学模型的建立与分析

建立了一种基于物料平衡、能量平衡和化学平衡分析的气化数学模型。利用该模型分别对松木屑、秸秆、稻壳和棉柴进行气化计算,获得不同水蒸气添加率的合成燃气成分、热值、气化效率及干燃气产率等气化指标,分析水蒸气添加率对高温空气气化的影响,为高温气化操作优化奠定基础。

热管式生物质气化炉的研究

将高温热管技术引入生物质气化中,开发了一种间接供热的热管式生物质气化炉,对高温热管的传热性能和4种生物质原料(木屑、玉米秆、稻壳和稻草)的水蒸气气化特性进行了研究。实验结果表明,气化炉内床层轴向和径向温度的变化趋势与高温热管启动温度的变化趋势基本一致。反应温度和原料种类影响气体产物的组成。在反应温度为650～950℃时,4种原料的气体产物中H2体积分数均为50%～60%,且随反应温度的升高而增加,H2含量增长率的大小顺序为:木屑>玉米秆>稻壳>稻草;CO2体积分数为15%～30%,且随反应温度的升高而减少,木屑和玉米秆的气体产物中CO2含量高于稻壳和稻草;CO和CH4含量随反应温度的升高变化较小,原料种类对CH4含量影响较小,稻壳和稻草的气体产物中CO含量比木屑和玉米秆高。

煤高温气化—高温贫氧燃烧一体化系统的研究与开发

针对国内大部分中小型工业炉窑采用传统直燃煤工艺引发的能源和环境等问题,自行开发设计了煤高温气化与高温贫氧燃烧一体化系统。介绍了该系统的工艺路线和热工特性,应用实验研究和数学模拟相结合的方法,研究了一体化系统的煤气化及燃烧特性。研究结果表明:提高空气气化剂温度,可降低空煤比,提高煤气热值、气化效率和气化强度;当空气气化剂温度从常温提高到1050℃时,煤气热值将提高33%,空煤比减小43%,气化强度提高近一倍;提高助燃空气温度,将使燃气加热炉内的火焰容积扩大,炉温分布趋于均匀,热效率显著增加,NOx生成浓度大幅度降低。该系统与常温煤气化炉和换热式轧钢加热炉系统相比,系统热效率将提高一倍以上,单位产品能耗降低50%。

热管式生物质气化炉反应过程的理论分析

将高温热管技术应用于生物质气化过程,发明了一种新型气化装置———热管式生物质固定床气化炉HPBGF(Heat P ipe B iomass Gasification Furnace),以实现无空气生物质高温热解气化工艺。用化学计量关系研究以水蒸气为气化剂的生物质(秸秆)气化反应机理,根据气化产物推导出气化过程中理论上的总反应方程式。通过C H O物系平衡分析,确定温度在气化过程的重要性,得出高温热管的引入对气化产物组成的影响,为进一步研究奠定基础。

回转窑内生物质高温空气燃烧NO_x生成模型与验证

根据生物质中燃料N的存在形式和燃烧中演变的特点，建立了其在高温空气燃烧（HTAC）条件下以燃料型NOx产生为主并考虑热力型NOx的生成模型。通过数值计算研究了回转窑内生物质燃料稻壳在HTAC下NOx的排放规律。计算结果表明：燃烧后NOx的生成浓度随高温空气温度的增加而增大，在一定温度（1000-1050℃）以上，这一趋势更是有所加快；随着氧气体积分数的降低，NOx的生成浓度降低，当氧气体积分数低于临界值（8％）时，NOx的量显著下降；空气消耗系数的降低形成还原性气氛，使NOx的生成降低，在空气温度1200℃时，空气消耗系数从1．8降到0．8，NOx的浓度大致从400mL／m^3降为150mL／m^3。通过实验测量的NOx值与相同工况下的数值计算值进行了比较，两者NOx排放规律的变化趋势相同，平均相对误差约为7％。验证了模型的可靠性，证实了高温空气燃烧技术与低氧燃烧结合能实现较低的NOx排放。

高温空气燃烧技术的国际发展动态

2001年在意大利罗马召开的第四届高温空气燃烧与气化国际会议是对这项技术10多年的研究与应用的一个总的展示和检阅。综合论述了最新的国际发展动态,了解这方面的情况对于发展我国的燃烧技术和理论及其工程应用具有重要的意义。

煤高温空气气化实验研究

在内径200mm的固定床气化炉装置上进行了以高温空气/蒸汽作为气化剂的煤高温空气气化实验,考察了空气预热温度、气化温度、空气/煤比和蒸汽/煤比等工艺参数对煤气化指标的影响.结果表明,在其他条件不变的情况下,空气预热温度由500℃提高到800℃时,煤气热值提高32.5%.气化温度越高对气化过程越有利,但在固态排渣条件下,气化温度的提高受煤灰熔点的限制.空气/煤比和蒸汽/煤比对气化指标的影响本质上是通过改变气化温度来实现的.对于特定的固定床气化工艺,空气/煤比和蒸汽/煤比均存在最佳操作区域.在本实验条件下,其优化值分别为1.55～1.8 Nm3/kg和0.25～0.35 kg/kg.

生物质气化燃料电池发电关键技术可行性分析

介绍了生物质气化高温燃料电池一体化发电的系统组成和特点;分析了系统中的关键环节如气化系统、净化系统、蒸汽重整系统、燃料电池系统及余热回收系统,提出了适合我国国情的技术方案;指出了当前我国发展生物质气化高温燃料电池一体化发电系统需要解决的关键问题,同时探讨了目前我国发展生物质气化燃料电池一体化发电系统的可行性。

生物质气化高温燃料电池一体化发电技术研究

介绍了国内外生物质气化高温燃料电池一体化发电技术的研究现状,主要包括高温燃料电池的特点和研究现状;一体化发电技术的理论模拟;国外相关的试验研究和一体化示范工程。分析了生物质气化高温燃料电池一体化发电技术在我国应用的可行性,提出了目前需要解决的关键技术问题。

生物质焦炭高温蒸汽气化反应动力学模型研究

利用热重分析仪分析了玉米秸秆焦炭和杉木焦炭的高温水蒸气气化反应,研究结果表明:随着水蒸气温度的升高,气化反应时间缩短,生物质焦炭转化率提高,玉米秸秆焦炭和杉木焦炭的转化率分别达到80%和90%;选取均相反应模型、颗粒反应模型和随机孔模型分析了高温下生物质焦炭的水蒸气气化反应特性,随机孔模型与实验数据拟合效果最好,其模拟的相关性系数R2均大于0.92;颗粒反应模型次之,均相反应模型最差。

木屑水蒸气气化制取富氢燃气研究

以木屑为原料,利用高温固定床反应器,通过高温水蒸气气化制取富氢燃气,考察了气化温度（750~1 000℃）和水蒸气流量（0.290~1.409 g/min）对燃气中H2的体积分数、热值、产气率等指标的影响。实验结果表明：不同的气化温度和水蒸气流量对燃气各组分体积分数有很大的影响,较高的气化温度和适当的水蒸气引入量有利于氢气的产生,但是过高的温度和过量水蒸气的引入会造成燃气热值降低。综合考虑各方面影响,水蒸气气化的最适条件为气化温度900℃,水蒸气流量1.033 g/min,在该条件下,所制得的气化燃气中H2体积分数为45.74%,热值为11.69 MJ/m3,产气率为1.96 L/g。

高温空气燃烧技术的开发应用、技术优势及其展望

高温空气燃烧技术和高温空气气化技术是当前世界节能与环保领域中的两大新技术,二者均采用高于燃料着火点温度的高温空气作氧化剂或气化剂。介绍了利用蓄热式高温烟气余热回收装置和专门的高温空气发生器产生高温空气的方法,前者主要用于高温空气燃烧技术,后者主要用于高温空气气化技术。概括了高温空气燃烧技术和高温空气气化技术的应用状况,总结了其技术优势,并指出高温空气燃烧技术和高温空气气化技术符合中国国情,具有巨大的开发潜力和广阔的市场前景。

高温水蒸气生物质催化气化研究进展

综述了近些年提出的高温水蒸气气化技术(HTSG),该技术不仅有利于抑制焦油生成,提高气化效率和碳的转化率,而且能够有效提高气化气中氢气含量(40%~60%),具有很好的研究意义和技术应用前景。此外,催化剂作为该技术的重要组成部分,通过介绍催化剂对生物质气化在产气量、气化效率、催化机理等方面的影响,重点综述其作用原理、实用性、优缺点及催化气化亟待解决的关键问题,最后给出高温水蒸气气化技术和合成类催化剂建议及其应用展望。