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.     

生物质气化副产物焦油热重分析

对生物质气化过程中产生的副产物焦油进行了馏程试验,并且采用非等温热重分析法研究了生物质焦油的燃烧动力学过程,分析焦油燃烧的TG/DTG曲线,提出其反应动力学方程,计算出能够反映焦油燃烧特性的燃烧特性参数.研究表明,焦油具有良好的燃烧性能,根据试验结果探讨了焦油资源化利用的途径,为焦油的综合利用提供了重要的科学参考依据.     

气化参数对固定床煤高温空气气化的影响

在内径为0.2 m的固定床气化炉试验装置上进行了煤高温空气气化试验研究,考察了气化实际供给的空气量与煤完全燃烧理论所需的空气量之比(α)、气化消耗的蒸汽的物质的量与煤中碳的物质的量之比(ns/nc)、空气预热温度等工艺参数对高温空气/蒸汽作为气化剂的煤气化指标的影响.结果表明,α和ns/nc对气化指标的影响本质上是通过改变气化温度来实现的;α和ns/nc的最佳值分别为0.23~0.25和0.37~0.45;在工艺条件允许的范围内,空气预热温度越高对气化过程越有利.     

煤新型气化技术的温度场研究

以煤和石英砂为原料。采用多热源电热气化方法，实现了煤的高效洁净转化。通过对气化炉内空间温度分布、温度梯度的研究，掌握了气化炉内温度场的变化规律。研究结果表明，煤气化过程中集气罩最高温度为440℃，炉表最高温度为1050℃；炉内温度梯度随距炉表距离的增大而减小，靠近集气罩区域，温度梯度随高度增加而增加；集气空间离炉表近的区域各点温度受辐射场影响较大，而离集气罩近区域各点温度受对流场影响显著。     

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。     

工业化生物质气化焦油中酚类化合物提纯工艺研究

采用酸碱抽提法对5 MW工业化生物质气化焦油中的酚类化合物进行提纯。通过常压蒸馏装置将气化焦油切割为3个馏分并测定酚含量,选取酚含量最高的馏分I进行酚类化合物酸碱抽提工艺研究,并利用GC/MS对提纯粗酚进行分析。结果表明:3个馏分(110~180℃、180~210℃和210~235℃)的酚质量分数分别为51.86%、20.46%和12.86%。较优的馏分I酸碱抽提碱洗和酸洗工艺条件分别为:碱液质量分数20%、碱洗时间5min和碱洗温度50℃;硫酸质量分数20%、酸洗时间30 min和酸洗温度22℃。较优酸碱抽提工艺条件下,馏分I的粗酚收率为50.24%,GC/MS分析表明,粗酚中主要含有42种酚类化合物,质量分数合计为98.49%,低级酚质量分数为73.90%。     

污泥流化床水蒸气气化焦油化学组成研究

通过污泥流化床水蒸气气化试验,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)研究了气化温度和气料比S/B(水蒸气与污泥的质量比)对焦油产率和化学组成的影响.试验结果表明:污泥水蒸气气化焦油产率随S/B值的增加而增加,且在较低的S/B值下(S/B=1.1,1.5),焦油产率随气化温度的升高而升高.多环芳烃的产率随气化温度的升高而升高,且在800oC和850oC处随S/B值的增加而升高.当气化温度为800oC和850oC时,焦油中芳香烃衍生物和杂环化合物的主要组成分别为含氮芳烃和含氮杂环,且当S/B=1.5时,两者的产率均随气化温度的升高而降低.     

双热源煤新型气化机理研究

以煤和石英砂为原料,在自制双热源煤新型气化炉上实现了煤炭新型气化,测试了气化产物,从气化原料的高温结构相变和气化反应过程热力学分析出发,研究了煤新型气化机理.结果表明:双热源煤新型气化的产物除了富含CO的煤气外,还包括大量SiC副产品,其晶相以3C-SiC(77.99%)和6H-SiC(19.28%)为主,煤气中可燃气体浓度为86.9%～90.5%,产率5.0 m3/h;气化炉内不同温区,煤气产生原理不同,0～1 400℃温区,煤气主要来源于原料干燥和煤热解反应,1 400～2 600 ℃温区,煤气主要来源于多孔焦碳与SiO2(l),SiO2(g)及中间产物SiO(g)的电热还原反应,同时伴生副产品SiC;各气化反应阶段所产煤气总量为该时刻所有温区所产煤气总和.     

煤炭地下气化新工艺的试验研究

提出了煤炭地下握化工业性试验的新工艺,指出了传统地下气化炉的弊端,阐述了长通道,大断面地下气化炉的优越性,并对两阶段,双火源、反向燃烧,多功能钻孔及压抽相结合新技术工艺进行了介绍及试验结果进行。     

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.     

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。     

沸腾气化炉气化过程的研究

本文简述了沸腾煤气化炉的研制情况和系统流程,探讨了沸腾煤气化的反应机理及煤气成分与沸腾煤气化炉运行参数的关系。试验证明,该文的气化方法具有煤种适应性强、气化强度高、气化炉后处理简单、操作简便等优点。     

基于Shell煤气化工艺的干煤粉加压气流床气化炉性能研究

以Shell煤气化工艺为基础，利用干煤粉加压气流床气化过程模拟模型，对干煤粉加压气流床气化工艺的性能进行了数学模拟和性能研究．分析了煤气化过程中氧气和蒸汽对气化炉性能的影响，为整体煤气化联合循环(IGCC)电站系统设计中气化工艺及参数的选择提供了依据．研究表明，氧气煤比和蒸汽煤比是影响气化炉出口煤气成分、碳转化率和其他性能的主要因素，气化炉温度随着氧气煤比的增加而增加，随着蒸汽煤比的增加而下降；当蒸汽煤比一定时，随着氧气煤比的变化，冷煤气效率有一个最佳值，氧气煤比要比蒸汽煤比对气化炉性能的影响更为显著．     

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．     

两步进气下吸式固定床气化系统的设计、调试和运行

开发了一套原料处理量为25 kg/h的两步进气下吸式固定床气化系统,并对两步进气直筒形（Stratified）下吸式固定床气化炉的炉型、结构和主体尺寸以及焦油检测系统进行了设计,对鼓风机、引风机、出炭螺旋等关键部件的参数进行了计算。气化炉整体高度为2683 mm,气化炉有效内径为350 mm,所需引风量和鼓风量都是60 m3/h。采用木片为原料,通过冷态实验和热态实验对气化系统进行验证,验证了该气化系统完全满足设计和实验需要。通过对比两步进气和一步进气实验结果,发现两步进气法可有效提升炉体温度,显著提高可燃气中可燃气体组分含量和热值,并有效降低可燃气中焦油含量。     

厚煤层气化模拟试验研究

对厚煤层进行了分层气化模拟试验,试验证明:以富氧水蒸汽为气化剂,适时调节氧汽比及辅助气化工艺,可以获得合格的合成氨原料气,其中H2与CO含量之和在60%左右,O2含量小于 0．5%。     

煤气化技术进展与工业化应用

煤气化技术是发展新型洁净煤化工最重要的技术之一。综述了目前成熟工业化的3种气化技术:固化床、流化床和气流床气化技术,并对这3种气化技术相应气化炉的特点及在国内应用现状进行了阐述。     

煤气化技术新进展

煤气化技术是煤化工的关键技术,气流床气化代表了煤气化技术的发展方向。综述了国内外先进煤气化技术的新进展及产业化应用,并对煤气化技术的开发及应用提出了相关建议。     

双区流化床粉煤气化区间的气固掺混

本工作在三区流化床粉煤气化的基础上,对双区流化床粉煤气化区间气、固掺混进行了冷态研究。实验结果表明,三区流化床改为双区方案是可行的,在原三区的基础上适当提高流化指数可满足燃烧区和气化区热交换的要求,且能减少煤气和烟气的掺混;分区流化床粉煤气化以薄料层操作,有助于提高煤气的发热值;此外,还考察了床内纵向构件和固体粒度分布对区间气体掺混的影响,床内纵向构件可减少两区的气体掺混,进一步提高煤气的发热值。