生物质固定床两步法气化技术

在分析焦油形成机理和裂解条件的基础上提出了一种高效的低焦油生物质气化技术.该技术将生物质低温热解和高温气化两个过程分开进行,且要求热解发生于350～500℃之间,气化温度控制在1000℃左右,气化剂当量比大约为0.3.分步气化保证了焦油强化裂解的高温条件,使其充分裂解为小分子不凝性可燃气体,从而降低了可燃气体中基础焦油质量浓度,提高了燃气品质.该工艺可使燃气中基础焦油质量浓度降低到20mg/m~3以下.     

生物质流化床气化反应过程数值模拟

建立了二维生物质流化床气化炉模型,模型包括气相质量、动量和能量守恒,热解过程动力学采用一步反应模型,气固均相与非均相反应采用物质输送模型,重点考察了颗粒在炉内的运动和热解气化过程,分析了温度和当量比对燃气组分的影响,并对模拟结果与实验结果进行对比验证.结果表明:颗粒在炉内的运行时间约为2.15s,0.8s左右时颗粒进入稳定的流化环境;CO2和CH4摩尔分数沿y轴方向逐渐将低,而CO和H2摩尔分数沿y轴方向不断增加.在不同温度和当量比条件下,模拟所获得的H2、CO、CH4和CO2摩尔分数与实验结果具有良好的一致性.     

生物质气化焦油分离器气相流场数值模拟

根据焦油的物性和分离要求设计了一种适用于干法脱除焦油的新型焦油分离器,该焦油分离器同时具有冷却降温促焦油冷凝析出和分离焦油液滴的作用.通过对其气相流场的数值模拟发现,壁面降温对其内部的温度场影响明显,这是气体运动传热的结果.旋风分离器内气体温度随着周边气流下行温度逐渐降低,随着中心气流上行而逐渐升高,在径向呈现驼峰状分布.温度降低导致了气体密度增加和粘度减小,以及焦油液滴粘度增加,通过对焦油液滴分离理论和焦油的物性分析得出,壁面降温可以减小切割粒径,有利于提高生物质气化燃气中焦油的分离效率.     

上吸式生物质汽化炉的建模和模拟

在生物质热解规律研究的基础上,建立了上吸式生物质汽化炉的数学模型.该模型充分考虑了炉内主要的物理和化学反应过程及其交互作用.通过对汽化炉内生物质高温分解、燃烧、还原和干燥等汽化过程进行模拟计算,得出炉层高度对燃气成分和炉内混合物温度的影响规律,为模型的进一步优化提供了理论依据.     

基于Fluent的固定床生物质气化炉冷态压力场研究

以下吸式固定床生物质气化炉物理模型为研究对象,应用流体仿真软件Fluent,对冷态气化炉在单、双层气化剂配风工况下的床层压力场进行仿真研究。通过气化炉多点测压实验,对仿真结果进行验证。利用欧拉-拉格朗日方法分析气化炉冷态流场分布特性,根据伯努利方程说明气化炉床层压力场的变化原因。结果表明,仿真与实验结果的误差值在2.5%以内,气化剂配风工况的变化改变了炉内流场,双层气化剂配风使氧化层压力场平均值为14.98kPa,高于单层配风工况,且轴向压力分布均匀。     

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。     

固定床气化炉中心管配风压力场数值模拟

气化剂配风工艺的改变可对气化过程中炉内温度产生影响,经过对比测温实验得到中心管配风工况下床层温度高于双层配风工况。应用Fluent软件对不同配风工艺下气化炉压力场进行模拟分析,根据燃烧学理论找出热解层压力对气化反应的影响因素,结果表明:气化剂中心管供给降低了气化炉热解层区域压力,且该工况下床层压力分布较均匀。热解层压力降低可增加挥发分析出量,加快反应速率,提高炉内温度,从床层压力角度诠释了气化炉实验结果,最后通过误差分析方法检验了仿真结果的准确性。     

生物质和煤混合流化床气化系统的设计原理

在研究煤气化技术的基础上,提出了生物质和煤混合流化床气化系统的工作原理、特点,工艺路线、结构尺寸的设计要点,并得出实验结果及其分析。     

生物质鼓泡流化床和循环流化床气化对比试验

在内径为φ0.2 m、高6 m的流化床装置上,利用两种不同粒径的石英砂,分别进行了高速鼓泡流化床(BFB)和循环流化床(CFB)的冷态压力分布试验和热态气化试验.结果表明:冷态试验中,鼓泡流化床压力分布主要集中在底部的密相区,循环流化床压力分布更趋均匀.热态稳定气化阶段,循环流化床轴向温差只有40℃,气化的燃气热值、碳...     

上流式污泥床过滤器处理生物质气化发电焦油废水--厌氧污泥驯化和颗粒化研究

处理生物质气化发电焦油废水的上流式污泥床过滤器(UBF)内厌氧污泥在环境温度(16～36℃)条件下完成驯化并实现颗粒化,其间焦油废水的COD比例是主要影响因素。UBF反应器稳定运行时,在HRT为66 9h,OLR为0 65～0 75kgCOD·m-3d-1的条件下,焦油废水COD平均去除率达到26%。     

下吸式气化炉木屑高温蒸汽气化制取富H2实验

设计了生物质高温蒸汽气化实验平台,主反应器为高温蒸汽发生系统和带有喉口的下吸式气化炉。利用该实验平台对木屑进行高温蒸汽气化研究,气化过程通入的蒸汽温度控制在600~1 000℃。实验结果表明:高温蒸汽既是气化过程的气化剂又是部分热载体,能有效提高气化效率,并维持炉内温度场的稳定。实验条件下,气化气可燃组分体积分数达到77%以上,当蒸汽温度为(948±4)℃时,气化气中H2体积分数达到(51.83±0.12)%,气体热值为9.81 MJ/m3,H2/CO组分比达到2.17,气化气可持续稳定燃烧,气化性能较为理想。     

主动配气式生物质气化炉流场模拟与试验

对下吸式固定床气化炉采用两层配气口实现气化剂进给量的主动控制,利用Fluent软件对炉内气压分布和速度进行模拟分析,结果表明气化炉主要反应区气压场呈现梯级分布、层界分明规律,速度场由上而下逐渐递增,同一截面流场具有较高的均匀性。以玉米秸秆为原料,对本气化炉压力场和温度场进行了试验研究,结果表明采取主动配气有利于促进气化炉的均匀反应,同一反应截面反应温度相对稳定,燃气组分波动较小,热值保持在5 500 kJ/m3以上。     

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。     

主动配气下生物质气化焦油热裂解特性试验

针对下吸式生物质固定床气化炉,采取主动配气的方式,进行焦油的热裂解性能试验.试验结果表明:主动配气下,气化炉同一截面反应均匀,具有较厚的高温层,为焦油热裂解提供良好的条件,并寻找到气化反应的最优配气量,在此配气量下,以玉米秸秆为原料,燃气中的焦油质量浓度约为600 mg/m3,热值达到5 400 kJ/m3左右,同时验证了灰层厚度等其他因素对焦油热裂解和燃气质量的影响.     

基于CFD的冷藏车车厢内部温度场空间分布数值模拟

以短距离运输冷藏车为研究对象,建立了求解车厢温度场分布的计算模型。模型以车厢内冷气出风口风速、空气温度、车厢壁面以及货物区温度作为初始边界条件,采用计算流体力学（CFD）非稳态剪切压力传输（SST）k-ω模 型,模拟不同边界条件和货物不同堆栈方式车厢内温度场分布情况;在特定边界条件下,交替改变出风口风速和货物堆栈方式,通过对比分析,确定最佳出风口风速和货物堆栈方式。结果表明当风速为5m/s,堆栈方式为中间及两侧留空时冷藏车厢体内温度场分布均匀性最佳。经试验验证,模拟结果与实测结果基本吻合,温度平均绝对误差不高于1℃。     

兼吸式移动床生物质热解炭化装置设计与试验

针对目前内热式移动床生物质热解炭化试验研究平台条件不足的问题,开发了一种内加热兼吸式移动床热解炭化装置,模拟连续式热解炭化工艺,设计了供气系统、出炭系统、产物收集系统、气体净化系统、温度监控系统,以稻壳作为原料,开展了上吸和下吸式热解炭化试验,研究了停留时间和吸气方式对内热式热解炭化产物的影响。结果表明,随着停留时间的增加,上吸和下吸内热式热解炭化变化趋势基本相同,挥发分和固定碳含量均呈下降趋势,灰分含量增加,磷及氮元素含量均下降,氧元素含量上升,氢元素变化趋势不明显,热值分别从20.7MJ/kg和22MJ/kg下降到14.6MJ/kg和15.2MJ/kg;比表面积分别从0.73m2/g和0.78m2/g上升到3.84m2/g和3.95m2/g,生物炭孔隙结构得到了发展。该系统结构合理,运行稳定可靠,密封效果良好,可有效控制进气方式、进气量、保温炭化时间等试验因素。为内加热炭化工艺参数试验研究提供了重要支撑。     

小型生物质循环流化床气化炉内流动整体三维模拟

采用整体三维数值模拟的方法,在计算中考虑各部件间的相互影响,应用欧拉双流体granular模型和颗粒脉动理论,采用Gidaspow相间动量交换模型,对小型生物质循环流化床气化炉实验装置进行了研究.模拟了炉内气固两相的三维流动和分布情况在不同炉内含料量下的变化规律,在返料口高度以上形成了封闭的压力环路,提升管内呈现大尺度...