草浆黑液半焦直接苛化水蒸气气化特性研究

采用管式炉在750~900℃内进行了草浆黑液半焦水蒸气气化实验,考察了温度、苛化剂TiO2对气体产物及固体产物的影响;采用热重分析仪在850℃下进行了半焦的水蒸气气化实验,探究了TiO2对半焦热失重特性的影响。结果表明:在750~900℃内,TiO2的添加使得气体产物中CO2增加约5%、H2减少约5%,碳转化率上升约10%,产气热值下降约7%;TiO2可避免气化过程中熔融物的生成;随着温度的升高,固体产物中无机盐的种类未发生变化;TiO2与半焦中的Na2CO3反应生成Na2O·nTiO2,与Na2SiO3结合生成Na2TiSiO5,改变了元素Na与Si的存在形态。     

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。     

生物质灰烧结熔融规律实验研究

根据稻秆、玉米芯、棕榈壳、麦秆酶解残渣灰样烧结熔融实验,分析了生物质烧结熔融温度的变化规律。结果表明:灰分在受热烧结熔融过程中发生元素迁移和化学反应,KCl在800℃以上明显挥发,部分K、Na元素与灰中的SiO_2、Al_2O_3反应形成不易挥发的长石系化合物;灰分中某种元素对烧结温度影响取决于其氧化物熔点、相关化学反应和共熔体的性质,其中Al、Ca、K、Na、S元素使烧结温度降低,Mg、Fe、P元素使烧结温度升高;Si元素含量变化对灰渣烧结熔融温度影响较小。对于以SiO_2为主要成分的生物质灰,可以按照烧结温度约等于0.9倍软化温度估算。拟合得到由灰样中主要组分估算烧结温度的公式,适用烧结温度范围为950~1 200℃,R2为0.967,偏差为25.6℃。     

硫酸盐黑液直接苛化与水蒸气气化研究

采用锐钛矿型二氧化钛对两种硫酸盐黑液半焦在860℃的温度下进行了直接苛化与水蒸气气化实验.结果表明:黑液半焦中的有机碳可在6 min内气化完毕,直接苛化反应也可在此时间内完成;气化所得气体的干基高位热值约10 MJ/m3;气化与直接苛化所得固体产物熔点高于900℃且粉末状态良好,主要成分为五钛酸钠,该产物水解后生成氢氧化钠和不易继续水解的三钛酸钠;回收的三钛酸钠继续用于直接苛化实验时,固体产物没有发生结块现象,可以循环利用;约占黑液总硫20％的硫以非还原态留存于气化残余固体中.     

稻壳和木粉在内循环流化床气化炉中气化实验研究

本文主要以稻壳和木粉为原料在内循环流化床气化炉中进行气化实验的研究,测试了温度对当量比的反影响,及对气体成分、气体热值等的影响,并比较内循环流化床气化炉中气化效率与碳转化率的影响。结果表明:在一定温度范围内,温度与当量比呈一定的线性关系,且床温中密相区温度对当量比的影响最大,是其它两温度的斜率的2倍;一旦内循环流化床结构固定,同一高度温度将在一定范围内变化,而不随着当量比的变化而变化;床层密相区温度影响着一氧化碳、氢气、甲烷等气体的组成,同时影响着气体的热值。稻壳与木粉在内循环流化床气化炉中的气化效率最大值相近,接近60%,但木粉的相对稳定。     

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。     

我国生物质能源发展现状与思考

分析了我国生物质能源技术的现状、发展趋势和存在问题,提出了发展对策和建议.我国生物质资源开发以有机废弃物和利用边际性土地种植的能源植物作为主要原料来源,从长远看,能源农业和能源林业是未来发展生物质能源的基础.我国生物质能现代技术研究和应用起步较晚,目前的开发利用总体水平较低,各种技术的成熟度和商业化水平极不均衡,必须坚持自主开发与引进消化吸收相结合的技术路线,充分掌握相关的核心技术,在一些关键性技术上取得突破.发展生物质能产业,我国应当走原料与产品多元化的道路,针对不同的技术路线和工艺过程,加强多学科交叉研究.     

硫酸盐黑液热解特性分析

采用可视化单液滴反应器观察硫酸黑液在400～800℃范围内的热解膨胀行为,判断较低和较高温度下的不同膨胀特性。测定了3种硫酸盐黑液在450～850℃范围内热解永久性气体中H_2、CO、CO_2和CH_4相对含量,考察热解气体中大量H_2的主要来源。热解导致的总硫释放量通过对热解焦的分析得到,并用碘量法确定了气相中H_2S含量。结果表明:高于500℃时,黑液膨胀至最大体积后将开始收缩,而低于此温度则膨胀至最大体积后保持不变;黑液热解永久性气体中H_2的含量较高,在惰性载气连续吹扫的情况下,水蒸气并未参与热解焦气化反应,几乎全部的H_2均来自黑液有机物的分解;低于650℃时总硫与H_2S释放量随温度升高而增加,而高于此温度时释放量反而逐渐减少。