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。     

煤无焦油气化的实验研究

根据上吸式和下吸式气化炉特性,设计开发了喉口型双氧化层煤无焦油气化炉,并在煤无焦油气化炉实验装置上进行了煤无焦油的气化实验研究,考察了气化炉操作参数对主要气化指标的影响.结果表明,喉口型双氧化层气化炉内气化状态良好,出炉煤气中焦油含量大大降低,煤气热值明显提高,煤气中焦油含量最低仅为10 mg/m3,煤气热值高达6 466.9 kJ/m3,完全满足各种燃烧器和加热工艺要求,实现了煤无焦油气化;操作参数对气化指标的影响本质上是通过改变气化温度来实现的,气化温度的提高促进了焦油的裂解反应,从而提高了气化煤气中CO和H2的含量,降低了煤气中CO2和焦油的含量,使煤气热值升高.     

上吸式固定床气化炉处理生活垃圾时二噁英的形成与迁移

分析了上吸式固定床气化炉处理生活垃圾过程产物中二噁英的分布特征,系统研究了垃圾气化过程中二噁英的形成和迁移机制.结果表明:气化炉出口烟气经湿法洗涤和电捕焦油器净化后,其中的二噁英含量为0.48 ng I-TEQ/Nm3,洗涤水和焦油中的二噁英含量较高,分别为8259.50 ng I-TEQ/L和5941.84ng I-TEQ/kg;垃圾气化过程中二噁英的总排放因子为165.86μg I-TEQ/t-垃圾,其中96.06%通过炉渣排放,3.58%存在于焦油中,仅0.35%随烟气排放,因此炉渣是二噁英的主要排放源,这与生活垃圾焚烧过程中二噁英的排放不同.二噁英的同系物分布特征表明,炉渣、洗涤水、焦油、烟气中的二噁英主要在气化炉内合成,而不是在烟气净化过程中.运用上吸式固定床气化炉处理生活垃圾过程中,控制炉内二噁英的产生是减少二噁英类物质排放的关键.     

响应面法优化玉米芯气化性能的研究

以自行研制的户用型上吸式气化炉和玉米芯为研究对象,使用气相色谱TCD检测器检测,运用响应曲面法对玉米芯气化条件(气化剂的流量、燃料的颗粒粒径和燃料的堆积高度)进行综合模拟分析与实验验证.结果表明:当空气进气量为1.6m3/h、物料粒径为1.5cm、物料堆积高度为70cm时,玉米芯产气中CO的含量最高,能达到32.38%左右,与模型的预期值32.23%比较接近,这为以后生物质的气化提供较好参考标准.     

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．     

生物质高温蒸汽气化制备富氢气体实验平台的设计

指出采用高温蒸汽进行生物质气化的优势,建立了生物质高温蒸汽气化制备富氢气体实验平台,包括高温蒸汽发生系统、下吸式气化炉、气体净化系统、样气采集系统和控制系统五部分。介绍了该实验平台运行的工作原理,以木屑为原料对实验平台进行了调试。结果表明:反应温度为945℃时,实验产生气体中H2含量达到48%,气体热值为11.7 MJ/m3;并可稳定连续燃烧,基本达到设计要求。     

氧气对生物质气化气及焦油成分影响的实验研究

生物质气化再燃是生物质能利用的较好方式之一.生物质气化再燃技术中,气化气及焦油的不同组成对再燃效果有所影响.自行设计搭建热功率为10 kW的上吸式生物质气化炉,进行典型生物质燃料木屑的气化实验,通过改变气化剂空气的量,研究氧气对生物质气化气及焦油成分的影响.实验结果表明,氧气量增加,气化气中主要组分的体积含量均有所增加,而焦油中占据主要比重的酚类物质相对含量减少.此研究为生物质气化再燃技术的开发提供一定的理论指导.     

家用生物质气化机关键设计技术的研究与分析

在阐述生物质气化原理的基础上 ,分析了上吸式固定床家用型生物质气化机设计中的关键技术问题 ,并重点讨论了反应室内压力、反应温度、焦油含量、燃气灶具等因素对机组整体性能的影响。     

缩口形式对两段供风气化反应器性能的影响

在生物质气化过程中，气化气中焦油含量高是影响整个系统正常运行的重要因素。本文在分析生物质气化机理的基础上，实验研究了缩口型式对温度分布和气化气中焦油含量的影响，分析了缩口型式对两段供风气化反应器性能的作用，探讨了提高生物质气化炉的总体性能的途径。     

气化松焦油在SiO_2作用下的燃烧特性及燃烧动力学

为研究生物质气化焦油在SiO_2作用下的燃烧特性,用松树皮在水冷式固定床生物质气化炉进行气化实验,将炉膛内黏附的焦油在SiO_2作用下进行热质量实验,并进行燃烧特性分析及动力学分析。研究结果表明:少量的SiO_2能改善气化松焦油的可燃性、稳燃性和燃尽性;当添加剂质量达到焦油质量的18.7%左右时,可燃性和稳燃性迅速下降,试样的燃尽性达到最佳;少量SiO_2的加入在水分及轻质油挥发阶段增加了吸热量,在燃烧阶段活化能从14.75 k J/mol下降到8.85 k J/mol;SiO_2质量与焦油质量的比值不能过大,否则过多的吸热量仍将影响其着火及燃尽特性。     

热管生物质气化炉的模拟与试验

为了提高生物质燃气热值,开发一种新型热管生物质气化炉.结合质量平衡、能量平衡和化学反应动力学,建立热管生物质气化炉的动力学机理模型,最后通过试验进行验证.试验结果、模拟结果和其他类型气化炉相关数据对比分析表明:动力学机理模型与试验结果能较好地吻合;与用空气直接供热气化的气化炉气体组分和热值比较,用热管生物质气化炉得到的气体组分中氢气体积分数较高,约是用空气直接供热气化的10倍,热值是用空气直接供热气化的2～3倍.     

小型生物质热解气化发电系统研究

以玉米秸秆颗粒为生物质原料,以产气量为20m3／h的热解炉为气化装置,结合10kw的燃气内燃机发电系统及生物质焦油裂解装置,概述了生物质焦油的净化流程,分析了热解温度与生物质热解气成分的关系,得出生物质热解气发电的运行情况．简要总结了生物质炭的利用和小型生物质热解气化发电系统的特点．     

生物质焦油的催化脱除及气化气制氢

结合作者在依阿华州立大学可持续环境技术中心的合作科研，介绍了生物质气化、焦油的催化转化及制氢的实验结果。生物质焦油的催化脱除，由一个保护床和转化反应器组成的高温催化气体净化装置完成；生物质气化气要实现高氢浓度的转化，需要通过水煤气变换反应将CO转化为H2。     

含焦油生物质气化气再燃还原NO的实验研究

采用生物质气化再燃技术,在管式流动试验台上对上吸式生物质气化炉产生的含焦油生物质气化气再燃还原NO进行实验研究.结果表明,对应一定的生物质气流量,含焦油生物质气还原NO过程中存在最佳氧量;NO还原效率随温度升高而增加,但氧气不足时温度过高容易使焦油聚合生成碳黑,导致还原效率下降;通过对比含焦油生物质气与单纯小分子气体还原NO的实验趋势,充分体现了焦油的突出作用.在本文实验范围内,含焦油生物质气还原NO效率最高达80%,是适合生物质能资源化利用的一种很好的方式.     

生物质微米燃料空气气化实验研究

研究了生物质微米燃料(BMF)在旋风气化炉中的空气气化特性.在没有外热源的工况下,整个气化过程所需的热能由部分微米燃料的不完全燃烧供应.研究空气当量比(ER)、微米燃料粒径对气化特性的影响.当ER=0.32时,H2的含量和气化效率最高,分别为6.32％和38.22％;当ER=0.28时,可燃气的含量最大,达到27.1％.随着BMF粒径减小,气化室温度、可燃气含量、H2的含量、碳转化率、气化效率和燃气热值都显著提高,分别可达953℃、29.7％、8.26％、60.07％、40.56％和4246kJ/m3.     

基于ASPEN PLUS平台的生物质气化模拟

基于ASPEN PLUS软件的Gibbs自由能最小化法,并利用RGIBBS反应器的限制平衡法修正,建立了生物质气化模型.模拟花生壳气化和木粉气化,发现模拟值和实验值符合良好.对气化两个重要影响因素(空气当量系数和床温)作了灵敏度分析,发现产气组分主要受床温影响,燃气热值和气化效率主要受空气当量系数影响.模拟分析了气化剂温度对产气组分和气化效率的影响,结果表明:基于ASPEN PLUS平台的生物质气化模型能准确地模拟实际气化过程,具有较好的可靠性和适用性.     

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.