秸秆发电系统能值分析

利用能值分析方法对1 MW气化发电、5.5MW气化发电和25 MW直燃发电3种典型生物质发电系统的可持续性进行了评价.在能值成本和能值收益概念基础上,引入了能值收益率和能值净收益两个指标.结果表明:利用单位能量的秸秆,5.5MW气化发电系统能回收的能值最多且效率最高;1 MW气化发电系统的能值成本最低,但相应的能值收益也最小;和1 MW气化发电相比,25 MW直燃发电系统能值收益率较低而能值净收益较高.     

生物质流化床气化中试实验研究

在生物质流化床气化中试装置上考察了不同原料、当量比和水蒸气配比工况下的温度分布、燃气特性和稳定性等气化特性。结果表明:木屑、稻壳和2种颗粒燃料的气化气体体积分数范围为:H227.1%~30.4%、CO 29.7%~32.6%、CO225.3%~27.9%和CH44.9%~5.8%;使用木屑和稻壳为原料可比颗粒燃料获得较均匀的气化温度分布,增加当量比和水蒸气配比可使流化床温度分布更均匀;在气化炉密相区,随气化炉高度增加,H2和CO体积分数升高,CO2和O2体积分数降低;在稀相区气体组分含量随高度变化平缓;改变气化介质、当量比、水蒸气配比和二次风配比可显著影响气化气体焦油含量;木屑水分的提高会降低气化稳定性,稻壳气化过程中易出现炉底温度骤升现象,颗粒燃料气化过程中易导致密相区温差和压差持续升高。     

梯度链条式生物质气化炉数值模拟

梯度链条式生物质气化炉按照气化规律从空间上将生物质气化过程分为4个阶段,可实现对各气化阶段气化条件进行控制。为此,对梯度链条式生物质气化炉进行数值模拟,通过改变ER,计算出不同ER下床层顶部各组分的温度和浓度分布及炉膛气相的气化特性。模拟结果显示:气化合成气出口温度622.24℃;气化合成气中CO为13.81%、CH4为3.26%、C2H4为0.601%、C2H6为0.002%、CnHm为10.936%、H2为3.82%;碳转化效率为75.1%,低位热值为5 501k J/Nm3,气化效率为57.56%。该气化效果比下吸式固定床气化炉、固定床气化炉及鼓泡床气化炉空气气化效果好。     

秸秆气化过程中焦油含量的影响因素

通过对秸秆气化过程中焦油生成机理的研究,分析了温度、滞留时间(TR)、催化剂、气压、空气当量比(ER)及气化设备等诸因素对焦油含量的影响,从而解决了气化燃气中焦油含量比重大的问题,减少了焦油对气化设备的腐蚀,降低了燃气的净化成本,提高了秸秆燃料的气化转化效率.     

新型生物质气化炉的试验研究及其火用衡算

介绍了自行研制的新型固定床生物质气化炉,能使还原反应后的气体再次穿过氧化区和木炭层,以减少焦油含量和飞灰.同时,副产优质的木炭具有较高的能量转化率,可用于联合内燃机发电和活性炭制备工艺.在基于质量平衡和火用平衡的基础上对气化炉进行了火用分析,找出了炉子的薄弱环节,讨论了改造方案.最后,根据5个工况的试验数据分析了气化过程中空气当量比对气体成分、气体热值、气化效率以及能量转化效率的影响,找到了最佳运行工况.     

含床料的回转式生物质气化反应器实验

为将传统回转炉窑机械扰动特性与流态化反应器内惰性床料的均温蓄热特性相结合,提出一种回转式气化反应器设计模式,以棉秆颗粒燃料为实验原料,首先考察了回转炉转速、过量空气系数、温度等参数对气化反应系统的影响。实验结果表明,回转炉转速控制在1~4 r/min之间,随转速增加回转炉混合扰动特性增强,炉内温度分布更加均匀,不同指标参量均有提高,在实验范围内回转炉转速在3 r/min时,取得较好的产气结果;实验控制温度在550~700℃范围,各指标均随温度升高有增大趋势,其中燃气热值、气化效率受温度影响较大,实验条件下,600~650℃温度范围内燃气热值和气化效率等指标有较大提升;过量空气系数对产气结果的各项指标均有较大影响,实验控制过量空气系数在0.2~0.4范围内变动,随过量空气系数增加,除产气率和床料区温度在一定程度增大外,其他指标均有先增大后减小的变化趋势,实验中过量空气系数为0.3时气化效果较好。典型热态实验结果表明,该回转式气化反应器产出的燃气组分与流化床接近,考虑显焓的气化效率约为79.3%、碳转化率约为81.3%;以气化炉为核心进行能量平衡计算,显示系统有效输出效率达到86.8%,散热损失为主要能量损失途径;对床料区底灰的分离研究发现,床料区滞留的底灰超过90%停留在床料区下部,且大部分底灰粒径较小。通过控制变量得到优化实验结果,可为该炉型的运行和设计改进提供参考。     

多体式秸秆生物质气化炉的设计

生物质能是一种清洁、可再生的能源,秸秆生物质能的开发、应用具有广阔前景,而气化燃烧是秸秆生物质能利用的一种形式。针对小型家用生物质气化炉在使用中存在气化气中焦油、灰分含量多,物料连续添加工艺复杂,而物料间断供给使用不便等问题,提出一种多体式秸秆生物质气化炉的设计。通过3个气化燃烧炉体且内炉体可拆卸,空气气化剂预热、均布供给,焦油及灰尘杂质二级净化处置等结构设计,可使得生物质物料装填工况满足家用炊事需求、保证气化反应工艺要求、有效去除气化气中焦油及灰尘杂质。多体式秸秆生物质气化炉的使用推广,可实现对秸秆生物质能源有效利用,也有助于解决秸秆生物质资源浪费及污染问题。     

生物质流化床富氧-水蒸气气化制备合成气研究

使用不同含水率的木粉为原料,以180～270kg/h的进料速度在内径0.5m、高9m的常压流化床气化炉上进行了富氧-水蒸气气化制备合成气实验。考察了当量比、水蒸气配比、二次风以及原料含水率对气化温度、燃气组分、低位热值、气体产率、气化效率和碳转化率等参数的影响。结果显示：当量比为0.25～0.27之间,水蒸气配比0.4时,H2含量最高可达28.7%,H2/CO为0.94,燃气热值9.9MJ/m3,气化效率大于75%, 碳转化率大于97%;提高二次风比率可明显降低焦油含量,在总当量比0.29、二次风比率25%时焦油含量为49mg/m3;原料水分增加,气体质量下降,含水率以不超过20%为宜。     

我国秸秆发电技术的应用及前景

根据我国目前能源紧缺和秸秆资源利用水平低的现状,介绍了国内秸秆发电技术的研究和应用情况.分别阐述了秸秆直接燃烧发电、秸秆与煤混合燃烧发电和秸秆气化发电3种发电形式的技术原理、工艺流程和工程应用情况.结合工程实践经验,分析了秸秆发电技术应用中存在的问题,从秸秆收集、技术改进、国家配套政策等3个方面提出了建议,指出我国秸秆发电技术和产业将进入一个快速发展时期.     

松木屑成型颗粒制备富氢产品气试验研究

基于生物质气化技术,采用下吸式气化炉为反应器,以高温水蒸气作为气化剂,选取温度和S/B(水蒸气流量与生物质气化量比)作为影响因素,炉体温度的变化范围700~950℃,S/B取值范围0.3~1.0,对产品气的组分变化规律进行分析,探讨了炉内的气化反应特性。试验结果表明,下吸式气化炉碳层内的水蒸气气化反应及焦油裂解反应对制取富氢燃气有重要作用,H2和CO的产率随温度的升高而增加,在温度增加到一定值后,H2体积分数达到峰值,继续升高温度导致H2的体积分数有所下降。S/B的增加有利于产品气中的H2含量的提升,但吸热反应造成炉内床体的反应温度下降,抑制H2体积分数的增加。在本试验条件下,H2的体积分数最大达到47.67%,对应的工况S/B为1.0,温度为900℃。