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。     

生物质气化与废弃物焚烧联合发电技术环境效益分析

介绍了生物质气化与废弃物焚烧联合发电技术,确定了该联合发电技术减排CO2环境效益的评估方法和基准线,定量计算了CO2减排增量成本和环境效益。对燃料费用、贴现率、C排放系数变化引起的不确定性进行了敏感性分析。结果表明,该联合发电技术具有显著的CO2减排环境效益,与基准线同等规模时效益为1457.2万美元/年。     

锥形流化床生物质气化技术和工程

利用生物质气化发电、生物质气化供气、生物质气化供热等技术,可以将各种生物质能转化成为高品位气体燃料、电力或蒸汽,是生物质高效转化利用的主要途径。流化床气化是生物质热化学转化的主要研究技术之一。本文主要论述了利用锥形流态化气化炉,对不同生物质原料,进行气化的工程化应用试验研究。应用锥形流化床气化技术,在江苏省和安徽省等地,建立了生物质气化供气、供热和小规模发电(400 kW)等三个不同用能形式的工程。并且从拟建立的6MW生物质热解气化发电的计算结果来看:生物质原料价格达250元/t以上,生物质单纯发电,经济上不可行;如果应用热电联供,并且利用热解气化的固体炭产品,则能够产生较好的经济效益。     

赤铁矿用于生物质化学链气化氧载体的反应性能

在鼓泡流化床反应器上以Ar气为流化介质,研究了反应温度、时间对天然铁矿石氧载体的化学反应特性的影响,并对其物理性质进行了表征。试验表明,氧载体与生物质热解产物的反应性随着温度的升高而逐渐增强,气化产物中H2、CO的含量随着温度的升高而逐渐增加,CH4、CO2的含量随着温度的升高而逐渐降低;随着反应时间的增加,氧载体活性逐渐下降,合成气中热解气含量逐渐升高。铁矿石热重试验表明,在惰性氛围下(Ar),氧载体不会释放晶格氧。利用X射线衍射、扫描电子显微镜分析了反应前后氧载体颗粒的化学成分及微观形貌,分析表明,Fe2O3的还原产物主要是FeO,天然铁矿石氧载体随着温度的增加,其颗粒表面的结焦现象越明显。试验结果表明将天然铁矿石用于生物质化学链气化过程是可行的。     

生物质气化计算平衡模型

考虑对合成燃气最终组成起关键作用的氧化还原反应、水煤气反应、甲烷化反应、变换反应等动力学反应过程,基于物料平衡、能量平衡和化学平衡分析,建立了一种生物质气化计算模型.利用该模型可以预测不同气化物料在不同气化剂温度和水蒸汽添加率条件下的合成燃气成分、热值、气化效率及干燃气产率等气化指标.将模型计算结果与现有文献的试验数据进行了对比,吻合较好,证明该模型具有较好的适应性和可靠性,可用于指导生物质气化操作参数的优化和新型高效生物质气化炉开发设计.     

秸秆气化焦油蒸馏产物内燃机燃烧试验研究

进行了秸秆气化焦油150～205℃蒸馏产物的内燃机燃烧试验。结果表明,“秸秆气化焦油蒸馏产物-柴油混合物”作柴油机燃料时有良好的动力性与排放性,秸秆气化焦油蒸馏产物在混合物中的比例为10％时,节油效果更显著。该混合物具有替代柴油的可能性,有利于秸秆废弃物资源化利用技术的发展。     

榆林煤气化渣重金属生物有效性评价

为系统评价榆林煤气化渣重金属生物有效性,采用化学提取法和生物评价法(植物指示法和微生物评价法)进行研究。结果表明:细渣重金属的非残渣态含量均在90%以上;粗渣中镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、锌(Zn)、铊(Tl)、钒(V)和锑(Sb)的非残渣态含量约占90%,其余重金属含量较低。添加细渣培养的大豆苗茎和叶中Tl含量分别为2 189.3μg·kg~(-1)和570.1μg·kg~(-1),添加粗渣培养的大豆苗茎和叶中Tl含量分别为550.0μg·kg~(-1)和99.6μg·kg~(-1),超过了可食用植物中Tl的安全限值(0.03～0.3 mg·kg~(-1));添加煤气化渣培养的大豆苗叶中铅(Pb)、汞(Hg)、镍(Ni)和铬(Cr)的含量超过国家标准限量要求。添加细渣培养的细菌菌体重金属含量都显著高于添加粗渣的菌体,大部分细渣培养的菌体含量都比粗渣培养的高一个数量级以上。化学提取法、植物指示法和微生物评价均表明榆林煤气化细渣的重金属生物有效性更强,毒性较粗渣大,大量添加煤气化渣可以造成多种重金属在植物地上部分积累,因此煤气化渣直接用于土壤水体修复要慎重。     

松木屑加压水蒸气气化研究

在温度为800、850、900和950℃,压力为0.1～0.6 MPa的条件下,考察了一定流量的水蒸气和松木屑反应产生合成气的气体组分和产量的变化规律.实验结果表明高温能够增加反应速率并且有利于产生富氢燃气,氢气的含量在气体中最高,超过了50％;同时,随着温度增加,合成气中H2和CO的浓度逐渐增加,CO2和CH4的浓度逐渐减少.提高反应系统的压力,合成气气体的产量会增加而产生的焦油量减少,H2和CO2浓度出现增加趋势而CO和CH4的浓度出现减小趋势.     

气化过程中谷壳焦颗粒孔隙结构及分形特性的演化

为了深入揭示生物质焦在气化反应中的行为变化及反应机理,该文利用氮气物理吸附法和扫描电镜等技术研究了气化过程中谷壳焦颗粒孔隙结构和表面形态的演化,并用分形维数描述了焦颗粒内部孔隙表面形态的复杂程度。结果表明,谷壳气化焦的吸附特性曲线在整体上均呈现出II型等温线特征,表明焦颗粒具有较为连续和完整的孔分布系统。随着气化反应的进行,谷壳焦的BET比表面积和微孔比表面积均呈现出先增大后减小的变化趋势,并在气化转化率为48.6%时取得最大值210.45和147.14m2/g。孔容积的变化规律与比表面积相近。随着气化转化率的增大,焦颗粒的平均孔径迅速减小,在转化率为35.4%时达到最小值2.94nm,之后稍有增大。分形FHH(Frenkel-Halsey-Hill)模型适用于生物质气化焦颗粒孔隙表面分形特征的研究。气化过程中焦颗粒孔隙表面分形维数的变化趋势与平均孔径的变化趋势相反,两者呈现出较好的线性关系。研究结果可为实际生物质气化过程的数值模拟和运行参数的优化等提供参考。     

温度对鸡粪与秸秆混合原料厌氧发酵产气特性的影响

【目的】研究温度对鸡粪与秸秆混合原料厌氧发酵产气特性的影响,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】将鸡粪分别与稻秆、麦秆和玉米秆以1∶1(干物质质量比)混合作为厌氧发酵原料,采用自行设计的可控性恒温厌氧发酵装置,分别在25,30,35和40℃4个温度梯度下进行厌氧发酵,研究温度对3种混合原料发酵效果的影响。用SAS软件对各因素进行多元回归分析,建立回归方程,确定各种发酵原料的最优发酵条件。【结果】3种混合原料在25,30,35和40℃恒温条件下,均能在厌氧发酵开始后的5~14 d达最大产气速率,在31~48 d累积产气量均达到总产气量的90%。25℃下的产气效率最差,鸡粪与稻秆、麦秆和玉米秆混合原料的最大产气速率分别为1.22,1.42和2.01 L/d,累积产气量分别为40.6,35.6和34.1 L;40℃下的产气效率最好,鸡粪与稻秆、麦秆和玉米秆混合原料的最大产气速率分别为2.45,2.49和2.63 L/d,累积产气量分别为41.9,41.9和44.6 L。【结论】随温度的升高,3种混合原料的产气速率增大,最大产气速率出现的时间提前,但厌氧发酵时间并没有缩短,累积产气量也未增加。合理调控厌氧发酵温度和发酵时间,可获得较高的产气效率。