生物质气化过程的热力学模型研究

在综合考虑系统散热和碳不完全转化等因素的情况下,基于物质平衡、能量平衡和化学反应平衡建立了生物质气化过程热力学模型,并用Newton-Raphson方法对模型进行了求解.模型计算结果与文献数据基本吻合.最后,利用所建模型分析了空气预热温度、原料含水率、反应温度、空气当量比对气体成分、热值等指标的影响程度.     

高温空气气化生物质的平衡模型研究

在考虑气化过程中碳的部分转化及系统散热的基础上,对甲烷反应的平衡常数进行修正,建立了基于物料平衡、化学平衡及能量平衡的高温空气气化生物质的平衡模型,模型计算结果与文献试验数据相符。利用该修正模型研究了林木废弃物在下吸式固定床、高温空气气化条件下,空气预热温度、原料含水量及空气当量比对产气组成、气体热值和气化效率的影响。结果表明:提高空气预热温度有利于产气,而原料含水量应尽量降低;空气当量比为0.34时,气化效果最理想。     

生物质流化床气化过程的试验研究及示范

在流化床生物质气化炉内，采用空气作气化剂，对7种农林废弃物进行了气化实验研究，燃气成分中，CO含量在14%-17%之间，H2含量一般低于10%，甲烷含量为5%-20%，燃气热值为5300-6500KJ/m^3，气化效率72.6%。     

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.     

生物质气化影响因素的分析

阐述了生物质气化的原理及有关生物质气化技术,分析了物料、气化反应器、气化温度和气化剂对生物质气化特性的影响,指出了生物质气化技术中的关键问题。     

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。     

双循环流化床生物质解耦气化实验

对两种常见的生物质（玉米秸秆和稻壳）进行了能量平衡分析和计算,结果表明其中固定碳的燃烧足以维持挥发份热解所需能量。通过冷态实验得到了双床系统的循环和压力分布情况,证明可以通过该装置实现循环灰的传递并避免了燃烧炉和气化炉气体的掺混。生物质颗粒料的热态气化实验表明,可以由冷态平稳切换到气化工况并实现稳定运行,气化产生热值可以达到     

生物质气化的分布式冷热电联供系统研究

阐述了分布式冷热电联供系统的概念及特点,介绍了生物质气化系统的原理,并探讨了生物质气化冷热电联供系统的几种应用形式及各自的优缺点,分析了我国发展生物质气化冷热电联供系统的优势及面临的问题.最后指出生物质气化冷热电联供系统可实现能量的梯级利用,具有良好的社会、经济和环境效益,为高效综合利用我国生物质资源的重要途径之一.     

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.     

生物质气化技术及焦油净化方法

生物质气化供气是农村利用生物质能源的主要途径。与生物质集中供气技术相比,户用的单独供气技术更适合于经济相对落后和居住较分散的农村用户。为此,分析对比了目前生物质气化装置为降低燃气焦油含量而常用的热裂解、催化裂解、湿法与干法等可用技术的特点与应用条件,提出了催化裂解方法较具发展前景。采用生物质气化与焦油裂解一体化的气化装置,并配置具有降温、除尘和焦油分离回收等多种功能的高效净化装置,是适合小型气化装置特点的处理焦油的有效技术。     

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.     

原料对生物质气化的影响

简要地说明生物质气化原理。由于生物质气化受多种因素影响,因此针对生物质原料对气化的影响进行分析,最后得出的结论为:气体热值随含水量的增加单调下降且变化显著;在气化过程中,物料的粒度与总反应面的大小有很重要意义,原料最大与最小粒度比一般不超过8。     

助熔剂对生物质灰熔点和半焦气化的影响分析

为了满足生物质气流床气化液态排渣的要求,研究了CaO与Fe2O3作为助熔剂对高灰熔点生物质的助熔效果,并考察了其对生物质半焦气化的影响.结果表明:当助熔剂CaO质量分数介于0.3～0.4之间时,稻壳灰熔点有明显的降低;当助熔剂Fe2O3质量分数在0～0.5之间并逐渐增大时.稻壳灰熔点急剧下降.CaO与Fe2O3在质量分数较低时对半焦气化都有一定的催化作用,能够提高碳转化速率,但是随着质量分数的增加,助熔剂附着在多孔半焦的表面,阻碍气化介质与半焦的接触,使气化效果下降.