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.     

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.     

生物质热解焦油燃烧试验系统设计与试验

生物质热解焦油作为热解炭化或气化过程的副产物,难以去除且危害较大。通过对热解焦油的理化性质分析,发现其具有较高的热值,燃烧后可以为热解设备提供热源,实现能量的循环利用。针对热解焦油雾化效果差、直接燃烧不稳定等问题,设计了二次雾化喷嘴,并提出一种生物质热解焦油伴气燃烧的工艺;采用一定量的热解气作为助燃剂,为热解焦油燃烧提供稳定的火焰,设计了热解焦油燃烧试验系统。燃烧试验表明,该燃烧器的焦油燃烧量为20~55kg/h,达到设计要求。当雾化空气压力为0.6MPa、热解焦油压力为0.2~0.4MPa、热解气压力为0.3~0.5kPa时,燃烧器燃烧稳定,火焰明亮。通过烟气分析仪发现燃烧烟气中CO和NOx含量较高,表明在燃烧室中的一次燃烧并未达到理想的燃烧效果。     

热管式生物质气化炉的热力学平衡模型研究

为了提高生物质燃气热值,开发一种新型热管式生物质气化炉.结合物料平衡和化学平衡,建立了热管式生物质气化炉的热力学平衡模型,进行生物质水蒸气气化的模拟计算.在此基础上,就物料种类、水蒸气/燃料比和温度对燃气成分和热值的影响进行了预测和分析.模拟结果与试验结果比较表明:物料种类对燃气成分以及热值的影响较小,而温度是影响燃气成分和热值的最关键因素;随着水蒸气/燃料比的增加,燃气热值呈降低趋势,而气化需要的热量呈增长趋势,所以建议水蒸气/燃料比选择0.8;采用高温热管技术提供生物质水蒸气气化的热量,产生的燃气热值较高,一般可达10MJ/m3,为进一步研究奠定了基础.     

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.     

生物质气化及气化炉的研究进展

生物质气化是生物质能源应用领域研究的热门。该文对生物质气化原理、国内外气化及其装置研究现状、发展前景进行了阐述,同时提出了进行进一步气化研究的建议。     

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。     

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.     

下吸式固定床生物质气化温度场和组分场分布特性

首先采用多维数值模拟方法解析了下吸式固定床反应器生物质气化反应的发展过程,并通过主动配气下吸式固定床的气化试验结果验证了该数值解析方法的可行性。在此基础上,解析了气化过程中炉内温度场和组分场的分布特性。结果表明,空气当量比RER是影响下吸式固定床气化过程气化特性的重要因素,并且对于炉内温度场分布和气化产气组分场的最优取值范围为0.24～0.28。     

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...     

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...     

内燃加热式生物质气化炉设

根据生物质气化原理,针对目前气化炉产气热值低和存在焦油的问题,设计了一种内燃加热式气化炉.内燃加热式气化炉优于已有的固定床气化炉、流化床气化炉;类似于下吸式固定床气化炉,热解气中焦油含量低;设置以热解气为燃料的内加热系统,减少了空气入炉量,提高了热解气热值.内燃加热式气化炉是将生物质气化与焦油的催化裂解集于一体,不需要再为催化裂解提供热源.     

四气门柴油机进气门出口流速的分布

对四气门柴油机在两个进气道单独和同时开启的情况下，利用热线风速仪测量进气门出口全圆周速度分布，并通过动量矩流率的计算，分析了两个进气道气流相互影响的变化规律及其主要影响因素。结果表明，在进气过程中，两个进气道之间的气流相互影响，造成了两进气门出口速度的再分配，进而导致了缸内气流绕气缸轴线动量矩流率的变化。动量矩流率的总量与两气道单独开启时相比有明显减少，这是两气道的组合涡流比小于单独气道涡流比的主要原因。两进气道之间的干扰程度与作用结果取决于气道本身的结构形状和相对位置。     

公路冷藏运输车厢内三场协同性三维数值模拟与试验

在公路冷藏运输车厢内温度场和速度场协同控制基础上,从能量守恒协同方程和湍流动能方程出发,设置传热工质空气参数,探讨其速度场和压力场的协同性。以温度均布为评价目标,从定性角度验证冷藏车厢内沿纵向截面三场的模拟仿真分布情况,并分别对圆形孔、椭圆形孔和正六边形孔进气匀流板的换热及低阻性能进行数值模拟比较与分析。冷藏厢内进气道采用椭圆形孔进气匀流板后,在满载过程厢内温度沿厢体宽度方向的最高温度由2.53℃降为1.27℃,温度标准差由0.642℃降至0.332℃。结果表明该进气道的流动阻力较小,有效减少制冷机组的泵功损耗,温度分布更加稳定且均匀,速度场、温度梯度场和压力梯度场三场有较好的协同性。     

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。     

干式空气滤清器内部流阻特性仿真研究

基于流体动力学理论,对某干式空气滤清器空腔本体及含滤芯滤清器系统的内部流场进行了仿真分析,在台架上对其进出口压差进行了试验测量,并对仿真结果和试验测量结果进行了对比;通过仿真结果,深入了解了该空气滤清器内部的速度场、压力场等分布规律,得到了流阻特性随流量的变化关系,对以后空气滤清器的设计具有一定的指导意义.