木块气化过程焦油联合脱除工况优化

基于松木块气化试验数据,建立了燃气焦油炉内、炉外联合脱除过程最小二乘支持向量机模型（LS—SVM）。在燃气焦油炉内脱除工况优化基础上,针对催化剂活性进一步拟合了燃气焦油炉外催化裂解脱除过程多目标优化模型,优化计算得到气化燃气焦油联合脱除工况的Pareto最优解集。寻优结果表明,气化炉出口燃气焦油质量浓度低于2g/m3,满足焦油催化裂解器对入口燃气焦油含量要求;焦油催化裂解器出口燃气焦油质量浓度降低至0.126~0.340g/m3之间,同时满足燃气热值大于4MJ/m3的工程要求,燃气总体品质明显优于试验结果。     

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。     

户用生物质气化炉焦油净化技术研究

比较了生物质集中供气技术与户用生物质气化技术。通过炉型分析,提出了上吸式生物质气化炉是农村户用气化炉型的理想选择;同时,分析了目前户用生物质气化炉存在的问题,认为催化裂解是户用气化炉焦油净化的有效途径。在分析小型气化炉焦油净化技术的基础上,开发了一种设置二次催化裂解与分离回收装置的新型气化炉。该炉能利用燃气显热,有效回收液态焦油和冷凝水,具有焦油裂解转化效果好、气化炉效率和燃气热值提高等优点。     

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.     

文丘里净化生物质燃气焦油特性的研究

针对文丘里净化去除生物质热解气化燃气中的焦油液滴问题,从微观角度分析了文丘里高压水洗过程焦油颗粒捕捉凝结机理.借助CFD软件Fluent对文丘里管内部流场进行了数值模拟,得出了文丘里管内部的静压场与轴向速度场;并对350m3/h的下吸式生物质固定床气化炉产气进行了净化除焦试验.结果表明:文丘里压力损失约为7 500Pa,焦油净化效率达90％以上.     

松木屑成型颗粒制备富氢产品气试验研究

基于生物质气化技术,采用下吸式气化炉为反应器,以高温水蒸气作为气化剂,选取温度和S/B(水蒸气流量与生物质气化量比)作为影响因素,炉体温度的变化范围700~950℃,S/B取值范围0.3~1.0,对产品气的组分变化规律进行分析,探讨了炉内的气化反应特性。试验结果表明,下吸式气化炉碳层内的水蒸气气化反应及焦油裂解反应对制取富氢燃气有重要作用,H2和CO的产率随温度的升高而增加,在温度增加到一定值后,H2体积分数达到峰值,继续升高温度导致H2的体积分数有所下降。S/B的增加有利于产品气中的H2含量的提升,但吸热反应造成炉内床体的反应温度下降,抑制H2体积分数的增加。在本试验条件下,H2的体积分数最大达到47.67%,对应的工况S/B为1.0,温度为900℃。     

生物质热解利用系统的实验研究

根据产气量为20m3/h的热解炉,以玉米秸秆颗粒为生物质原料,对额定功率为10kW的燃气发电系统及其相关的焦油裂解装置进行了研究,得出玉米秸秆颗粒在热解温度为470℃左右时,燃气的热值最高,以煅烧的白云石和镍基催化剂组成的焦油裂解装置,在催化裂解温度为850℃时,可达97%以上的焦油裂解率.结合对热解气副产物生物质炭的分析,得出了生物质热解利用系统的产出能量大概分布,为生物质能源的高效综合利用提供一定的参考.     

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。     

生物质热解气燃烧装置设计与燃烧特性试验

针对目前生物质热解气中焦油去除困难、焦油能量难以利用等问题,结合现有燃气燃烧器相关技术,开展了生物质热解气直接燃烧技术研究与试验。燃烧器理论耗气量为2~5 m~3/h,通过理论计算确定了燃烧器参数,设计了卧式燃烧室并安装烟气催化裂解装置及烟气检测装置,搭建了热解气燃烧试验平台,并对热解气的燃烧特性进行了试验研究。以花生壳为原料,在碳化温度500℃、滞留时间30 min的条件下进行连续热解碳化,产生的高温热解气直接通入燃烧设备。结果表明,燃烧设备性能较好,热解气燃烧过程稳定,燃烧效率达到98.5%,在催化剂的作用下,燃烧效率提高到98.9%,满足设计要求。     

多体式秸秆生物质气化炉的设计

生物质能是一种清洁、可再生的能源,秸秆生物质能的开发、应用具有广阔前景,而气化燃烧是秸秆生物质能利用的一种形式。针对小型家用生物质气化炉在使用中存在气化气中焦油、灰分含量多,物料连续添加工艺复杂,而物料间断供给使用不便等问题,提出一种多体式秸秆生物质气化炉的设计。通过3个气化燃烧炉体且内炉体可拆卸,空气气化剂预热、均布供给,焦油及灰尘杂质二级净化处置等结构设计,可使得生物质物料装填工况满足家用炊事需求、保证气化反应工艺要求、有效去除气化气中焦油及灰尘杂质。多体式秸秆生物质气化炉的使用推广,可实现对秸秆生物质能源有效利用,也有助于解决秸秆生物质资源浪费及污染问题。     

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.     

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。     

家用生物质气化炉市场现状与技术发展

生物质能是很好的替代能源,因而生物质气化技术的开发利用及相关设备的研制得到许多国家和企业的重视。近几年,我国生物质气化技术开发利用与推广力度较大,特别是家用生物质气化炉涌向农村市场。但现用户对家用生物质气化炉产品褒贬不一,技术推广的难点是燃气热值低、焦油含量高以及使用操作繁杂。因此,发展家用生物质气化炉要正确宣传引导、加强技术培训,特别是要开发产气稳定、燃料利用率高、结构简单、操作方便、价格低廉且使用安全可靠的产品。     

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。     

稻秆气化焦油催化裂解脱除过程模型改进与优

对所建立的稻秆气化焦油催化裂解脱除过程LS-SVM模型进行了改进,将原模型的核函数由高斯径向基RBF核函数改为线性lin核函数,并对改进以后的模型进行了验证,在此基础上对稻秆气化焦油催化裂解过程作了优化.结果表明,改进以后的模型具有更好的模拟效果和泛化能力,且当催化裂解温度为949.1356℃,气相停留时间为0.9819s时,焦油催化裂解率达到最大值98.6877%.     

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。