模拟生活干垃圾循环流化床气化试验

为给工业化循环流化床垃圾气化技术研发提供基础数据,在中试规模循环流化床气化试验台,研究过量空气系数和系统富氧体积分数对模拟生活干垃圾(简称“干垃圾”)气化特性影响。试验用干垃圾为单组分垃圾料配置而成的压块料,组成包括纸张、织物、木屑、灰渣和水,分别按质量分数60%、10%、10%、10%及10%配比,并通过用干垃圾压块料和工业锅炉底渣交错加料的方式解决了中试试验中压块料进料不畅的问题。通过试验发现干垃圾空气气化条件,过量空气系数由0.31提至0.50,气化温度会由850℃提至950℃,生成的煤气热值3976~2590 kJ/m^(3),煤气中CO产率增加,H_(2)产率先增加后减少,CH_(4)产率减少,煤气产气率2.28~3.08 m^(3)/kg,冷煤气效率42.97%~51.01%,碳转化率83.11%~92.45%;在900℃条件系统富氧体积分数由30%升高至50%时,水煤气反应得到强化,煤气有效组分(CO+H_(2)+CH_(4))产率和煤气热值均得到提高,煤气热值5274~7294 kJ/m^(3),煤气产气率1.37~1.93 m^(3)/kg,碳转化率83.32%~81.11%,冷煤气效率55.39%~53.77%;模拟生活干垃圾在中试规模循环流化床气化炉内实现稳定空气气化和富氧-水蒸汽气化运行,炉膛底部温度低,炉膛底部至顶部高度范围内温度分布较为均匀,装置稳定连续运行108 h,温差在19.7℃以内,中试规模循环流化床内部物料循环稳定。

水泥窑炉替代燃料使用效果评估:三个关键指标

利用替代燃料是水泥企业降低生产成本、碳排放量和单位熟料产品综合煤耗的重要途径。与煤相比,替代燃料在种类、均匀性、尺寸、水分含量等方面存在巨大差异,给企业利用替代燃料带来了较大挑战。本文系统归纳了水泥窑炉替代燃料使用效果评估的三个关键指标,分别为替代燃料的热量替代率(TSR)、热量利用率(TUR)及经济效益,并分别阐述了影响TSR、TUR和替代燃料经济效益的主要因素,为水泥企业评估替代燃料使用效果提供参考。替代燃料活化高效燃烧技术可消除TSR、TUR提升“瓶颈”——燃烧问题、落入烟室/熟料,提高TSR、TUR,提升替代燃料的经济效益。

生物质替代燃料在水泥行业的应用进展

水泥工业是重要的基础原材料行业,同时也是高耗能、高碳排放行业。我国生物质资源丰富,生物质替代燃料应用于水泥行业有助于降低化石能源消耗和碳排放,是实现我国水泥工业碳中和的主要途径之一。系统梳理并分析了生物质替代燃料在水泥行业的应用进展以及存在的相关问题,并给出了解决思路。较传统化石燃料,生物质燃料具有水分含量高、热值低、尺寸大等特点,应用于水泥生产时,可能造成燃料燃尽率降低、烟气量增大、热耗增加、熟料碱含量增加及波动增大等。国外建立了完善的固体回收燃料标准体系,为包括生物质在内的固体回收燃料规范化制备、规模化使用奠定了基础。全球水泥和混凝土协会发布数据显示,2020年全球水泥行业生物质燃料占比6.7%,其中,农业废物、有机废物、纺织废物占比最大,达32%;捷克、德国、波兰等国家生物质燃料占比超22%。与之相比,我国水泥行业使用生物质等替代燃料起步较晚,截至2021年使用替代燃料的水泥生产线占比不超过3%,热量替代率约为2%。从国内的应用情况来看,生物质替代燃料有助于降低单位熟料煤耗,仍存在与现有热工系统不适应、热量利用效率偏低、影响熟料产质量等问题。为降低生物质燃料直接投喂带来的负面影响,需对其进行预处理,对包括机械预处理和高温燃烧预处理在内的相关技术进行了介绍,对比分析各自的优缺点。最后分析生物质替代燃料应用于水泥行业存在的主要问题,并提出了针对性解决思路,包括强化中试研究,增强对实际生产的指导;完善相关标准,建立包括生物质在内的替代燃料产业链;利用水泥窑大量低温废气烘干生物质燃料,减少带入系统的水分;借助CFD模拟,优化生物质燃料喂入的相对位置;根据处置燃料种类,推广循环流化床等高温燃烧预处理技术;开发替代燃料智能控制系统,减少对于熟料产质量影响。水泥工业是我国碳减排的重要战场,生物质替代燃料必将在水泥行业展示出强大的生命力和广阔的应用前景,为我国双碳战略目标的实现做出重要贡献。