生物质双流化床气化的实验研究与理论模型建立--《上海交通大学》2014年硕士论文
生物质双流化床气化的实验研究与理论模型建立
【摘要】：生物质能可再生、污染小，是21世纪为人们所关注的新能源中的一种重要形式，生物质气化发电技术是生物质能利用的常用技术之一。流化床气化技术尤其是双流化床气化技术适用于较大规模的气化项目，是生物质气化发电项目推广中关键的技术支持。本文通过生物质流化床蒸汽气化的实验研究和双流化床气化模型的建立，提出了一种适用于气化发电项目的新型双床气化系统。
首先，建立了单流化床气化炉实验台，通过实验研究，考察了不同工况条件下的气化效果。在以橄榄石为床料，气化温度为800℃，S/B（Steam/Biomass，质量流量比）为0.9时，实验可以得到含氢量34vol%的中热值气体，并且焦油含量低于20g/Nm3。结果显示，在实验范围内，产气质量（包括氢气含量、气化效率、焦油去除量等）与温度、S/B呈正相关，建议最佳S/B为0.9~1.0；产气质量与流化数呈负相关，建议流化数不超过1.4；相比石英砂、白云石，橄榄石因兼具催化性和耐磨性而更适用于流化床气化炉。
利用热化学平衡原理，引入预设余焦量的方法，通过Newton–Raphson迭代法建立了双流化床气化初级模型，模拟结果与其他研究者使用Aspen Plus建立的模型模拟结果相符，但与多数实验研究结果不符，模型需进一步优化。
基于质量平衡、化学反应平衡，并结合实验数据，使用温度与碳转化率拟合公式，创新性地引入了平衡常数修正因数λ1、λ2及碳平衡和氢平衡的修正因数λ3、λ4，建立了单流化床气化优化模型，该模型模拟得到的结果与本文实验结果有很高的符合度。
利用上述优化方案对双床气化初级模型进行了优化，得到的优化双床气化模型可以预测特定双流化床气化系统的气化工况。利用实验结果，通过优化双床气化模型，确定了6MW气化发电系统生物质双流化床气化炉设计方案：气化温度818℃，S/B=0.9，水蒸气进口温度为500℃，气化炉流速0.74m/s，床料循环倍率25.4。在此条件下，可以获得热值为11.7MJ/Nm3，含氢量38.5vol%的产气，气化效率高于50%。并以此为基础，设计了适用于本项目的新型双流化床气化系统，提出了包括白云石催化剂层、局部高温区、三床结构等新技术。
【关键词】：
【学位授予单位】：上海交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：TK6【目录】：
摘要6-8ABSTRACT8-13第一章 绪论13-28 1.1 引言13-15 1.2 生物质气化技术15-21
1.2.1 气化用生物质种类15-17
1.2.2 生物质气化技术的分类17-20
1.2.3 生物质气化技术在国内外的发展与应用20-21 1.3 双流化床气化技术简介21-26 1.4 本文的主要研究内容及研究目的26-28第二章 流化床气化实验台系统的设计和搭建28-42 2.1 引言28 2.2 生物质气化过程介绍28-32
2.2.1 生物质气化过程28-30
2.2.2 气化过程性能指标30-32 2.3 实验和取样系统的设计及介绍32-40
2.3.1 气化系统设计思路及概况32-34
2.3.2 气化炉本体及布风板34-35
2.3.3 旋风分离器35-36
2.3.4 螺旋给料机36-37
2.3.5 一、二级蒸汽加热炉37-38
2.3.6 管路设计38
2.3.7 采样系统38-39
2.3.8 其他辅助设备39
2.3.9 部分测量数据的修正39-40 2.4 原料及床料40-41 2.5 本章小结41-42第三章 实验系统的运行及实验结果42-57 3.1 实验系统的运行42-45
3.1.1 工况设计42
3.1.2 实验启动及停炉42-44
3.1.3 炉内温度分布及系统压降44-45
3.1.4 气化过程的稳定及数据采集45 3.2 实验结果与分析45-55
3.2.1 引言45-46
3.2.2 气化温度对气化结果的影响46-48
3.2.3 S/B 对气化结果的影响48-50
3.2.4 流化数对气化结果的影响50-52
3.2.5 床料种类对气化结果的影响52-53
3.2.6 焦油含量的变化53-55 3.3 本章小结55-57第四章 生物质双流化床气化模型的建立57-73 4.1 引言57 4.2 生物质气化模型简介57-59 4.3 生物质双流化床气化模型的初步建立59-63
4.3.1 几个假设59
4.3.2 气化总反应方程式59-60
4.3.3 质量平衡60
4.3.4 化学反应平衡60-61
4.3.5 产气组分61
4.3.6 能量平衡61-63 4.4 初级模型与其他模型的横向对比63-64 4.5 模型的优化64-71
4.5.1 初级模型与其他研究者实验数据的对比64-66
4.5.2 单流化床气化优化模型的建立66-69
4.5.3 双流化床气化优化模型的建立69-71 4.6 本章小结71-73第五章 6MW 生物质双流化床气化发电系统气化系统的设计73-85 5.1 引言73 5.2 气化系统部分参数的确定73-74 5.3 气化炉尺寸的设计74 5.4 燃烧炉尺寸的设计74-75 5.5 床料循环倍率的选取75-78 5.6 蒸汽进口温度的选取78-81 5.7 最终设计方案和工况预测81-83 5.8 本章小结83-85第六章 结论与展望85-87 6.1 结论85-86 6.2 展望86-87参考文献87-93致谢93-94攻读学位期间发表或录用的学术论文及科研成果目录94
欢迎：、、)
支持CAJ、PDF文件格式
【参考文献】
中国期刊全文数据库
杨坤;冯飞;孟华剑;宋小斌;董尊久;陈光猛;;[J];安徽农业科学;2012年03期
刘鑫;陈文义;范晓旭;孙娇;;[J];锅炉技术;2012年01期
华陈权;王昌明;耿艳峰;王晓智;;[J];化工自动化及仪表;2009年05期
米铁,刘武标,陈汉平,刘德昌,李善文,李克,尹辅印;[J];环境污染治理技术与设备;2002年02期
刘作龙;孙培勤;孙绍晖;陈俊武;;[J];河南化工;2011年01期
吕鹏梅;袁振宏;吴创之;马隆龙;常杰;;[J];化学工程;2007年05期
李大中;张瑞祥;韩璞;王臻;;[J];节能技术;2008年05期
邓先伦;高一苇;许玉;戴伟娣;;[J];生物质化学工程;2007年06期
许玉;蒋剑春;应浩;戴伟娣;高一苇;吴欢;;[J];生物质化学工程;2009年06期
应浩;蒋剑春;;[J];林产化学与工业;2005年S1期
【共引文献】
中国期刊全文数据库
苑卫军;郭健;陈玲;;[J];节能与环保;2009年02期
苑卫军;秦利生;;[J];玻璃;2010年04期
李景慧;[J];山东陶瓷;1995年02期
孙亮;[J];山东陶瓷;2000年04期
吕淑萍;史艳;李存富;;[J];山东陶瓷;2011年04期
张志正;仉玉竹;石久胜;李岩;张自国;;[J];长春工程学院学报(自然科学版);2011年02期
王凤阳,刘林,陆彦彬;[J];城市环境与城市生态;2001年04期
贾春霞;苏桂秋;张磊;刘洪鹏;郭阗辉;李晓晶;郑晓平;;[J];东北电力大学学报;2007年06期
李乾军;潘效军;张东平;蒋斌;;[J];动力工程学报;2011年08期
陈鸿伟;祁海波;梁占伟;杨新;;[J];动力工程学报;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库
张志正;仉玉竹;石久胜;;[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
王建武;;[A];巨化集团公司化工学会论文集（九）[C];2011年
李涛;解立平;吴霞;赵立新;;[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集（第一卷）[C];2009年
蒋剑春;应浩;戴伟娣;许玉;;[A];中国农村能源行业协会第四届全国会员代表大会新农村、新能源、新产业论坛生物质开发与利用青年学术研讨会论文集[C];2006年
郭海霞;左月明;;[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会（CSAE 2009）论文集[C];2009年
伊晓路;张晓东;张卫杰;郭东彦;;[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）[C];2008年
王磊;吴创之;赵增立;;[A];2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2004年
张琦;常杰;王铁军;张喜通;崔小琴;;[A];2005年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2005年
谢军;吴创之;阴秀丽;陈平;;[A];2005年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2005年
崔小勤;常杰;王铁军;;[A];2005年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库
罗化峰;[D];太原理工大学;2011年
胡笑颖;[D];华北电力大学（北京）;2011年
刘俊;[D];复旦大学;2011年
齐国利;[D];哈尔滨工业大学;2010年
赵丽霞;[D];天津大学;2011年
张尤华;[D];华东理工大学;2012年
蒋剑春;[D];中国林业科学研究院;2003年
张彬;[D];辽宁工程技术大学;2004年
徐振刚;[D];煤炭科学研究总院;2004年
肖睿;[D];东南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库
李钦凤;[D];南昌大学;2010年
卢珊珊;[D];华东理工大学;2011年
梅勤峰;[D];浙江大学;2010年
刘伟;[D];浙江大学;2011年
金亮;[D];浙江大学;2011年
葛晓岚;[D];浙江大学;2011年
王顺华;[D];太原理工大学;2011年
董智慧;[D];华北电力大学（北京）;2011年
沈丽;[D];吉林大学;2011年
宋聪聪;[D];大连理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库
黄英超;李文哲;张波;;[J];东北农业大学学报;2007年02期
吴正舜,吴创之,郑舜鹏,马隆隆;[J];电站系统工程;2004年01期
岳思;肖波;;[J];环境科学与技术;2008年05期
肖云汉;[J];工程热物理学报;2001年01期
米铁,唐汝江,陈汉平,刘德昌;[J];化工装备技术;2005年02期
王志奎;[J];化工自动化及仪表;1999年06期
张文华,田沈,钱城,杨秀山;[J];环境科学学报;2004年06期
杜丽娟;李建芬;肖波;易仁金;许小荣;;[J];化学工程师;2008年06期
米铁,张春林,刘武标,陈汉平,刘德昌;[J];化学工程;2003年05期
刘晓娟;殷卫峰;;[J];洁净煤技术;2008年04期
中国博士学位论文全文数据库
蒋剑春;[D];中国林业科学研究院;2003年
中国硕士学位论文全文数据库
宋鸿伟;[D];华北电力大学（北京）;2004年
李松;[D];山东理工大学;2009年
【相似文献】
中国期刊全文数据库
肖刚;池涌;倪明江;岑可法;;[J];太阳能学报;2007年07期
李茂德;[J];能源研究与信息;1991年04期
郑斌,方则越,余天成;[J];福建能源开发与节约;1997年04期
龙琳;魏立安;卢奕昌;涂丽丽;;[J];江西化工;2008年02期
孟凡彬;刘建坤;王贵路;李晓伟;张大雷;;[J];可再生能源;2011年02期
;[J];华中理工大学学报;1992年S1期
米铁,刘武标,刘德昌,陈汉平,李善文,李克,尹辅印;[J];农村能源;2002年01期
陈汉平;杨海平;李斌;杨国来;王贤华;张世红;;[J];燃料化学学报;2009年04期
伊晓路;张晓东;张卫杰;郭东彦;;[J];中国农业大学学报;2009年02期
刘春生;宋旭;;[J];农业装备技术;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库
伊晓路;张晓东;张卫杰;郭东彦;;[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库
陈平;[D];中国科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库
贤建伟;[D];华北电力大学;2011年
杨鲁斌;[D];上海交通大学;2014年
李小敏;[D];浙江大学;2007年
张长森;[D];郑州大学;2006年
刘方金;[D];天津大学;2007年
赵向富;[D];华中科技大学;2006年
伊晓路;[D];天津大学;2008年
张晓方;[D];北京化工大学;2008年
李媛;[D];沈阳航空工业学院;2010年
&快捷付款方式
&订购知网充值卡
400-819-9993
《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司
同方知网数字出版技术股份有限公司
地址：北京清华大学 84-48信箱 大众知识服务
出版物经营许可证 新出发京批字第直0595号
订购热线：400-819-82499
服务热线：010--
在线咨询：
传真：010-
京公网安备75号中药渣双回路循环流化床气化试验-海文库
全站搜索：
您现在的位置：&>&&>&中医中药
中药渣双回路循环流化床气化试验
第33卷第10期
?1?中药渣双回路循环流化床气化试验董玉平1 张彤辉1 常加富1 闫永秀2 梁敬翠2 吕兆川1 杨帅1 范鹏飞1山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室 2.山东百川同创能源有限公司1.结果表明:的增大,气化炉内温度升高,燃气热值和燃气中焦油含量降低,气化效率先增大后减ER对气化特性的影响,①随着(ER)3/小;较好的E燃气热值为51气化效率为7②二级返料装置闭合时,R取值范围为0.24~0.30、00~5800kJm、1%~74%;③二级3/、返料装置开启时,理想的E燃气热值为54气化效率为7R取值范围为0.26~0.30、00~5900kJm6%~78%。在二级返料装置//开启状态下研究了水蒸气配比S结果表明:随着S气化炉内温度逐渐B对气化过程的影响,①空气当量比为0.28时,B的增大,//;降低,燃气中焦油含量升高,燃气热值先增加后减小,当S二B为0.4时燃气热值取得最大值(6200kJm3)②在相同ER条件下,级返料装置开启状态下燃气热值及气化效率均高于闭合状态。该研究成果可以为中药渣废弃物的高效清洁利用提供参考。
关键词 中药渣 热解 气化循环流化床 二级返料装置 水蒸气配比 空气当量比 焦油:/
DOI10.3787i.ssn.13.10.022j():中药渣双回路循环流化床气化试验.天然气工业,
董玉平等.-132.其热解气化是中药渣类生物质处理应用的重要选择方向。为此,采用带有二级返
摘 要 中药渣是中药材煎煮后的残余物,料装置的循环流化床,对杞菊地黄丸药渣进行了气化试验。以2研究了二级返料装置开启前后空气当量比00℃热空气为气化剂,11122,,,DonuinZhanonhuiChaniafuYanYonxiuLianincuigYpg,gTggJggJg111,,LüZhaochuanYanhuaiFanPenfeigSg(1.KeaboratorihEiciencndCleanMechanicalManuacture,Ministrducation∥SchoolyLyofHgffyafyofEoechanicalEnineerinhandonniversitJinan,Shandon50061,C2.Shandonai-fMgg&SgUy,g2gB,chuanTonchuannerompantd.JiNan,Shandon50101,China)ggEgyCyLg2//()NATUR.GASIND.VOLUME33,ISSUE1,.127-132,1252013.ISSN;InChineseppAnexerimentalstudfasificationofChineseherbresiduesinacirculatinpyoggfluidizedbedwithasecondarackfeedineviceybgd:TAbstractheprolsisgasficationofChineseherbresiduesafterdecoctionshouldbethebestwafprocessinndutilizinuchyyyogags,teofbiomass.Inviewofthisacirculatinluidizedbedwithasecondarackfeedinevicewasemloedinanexerimentalypgfybgdpyp)studoresearchthegasificationcharacteristicofherbresiduesofQiuDihuanQichrsanthermumflowerills.Theairataboutytjg(yp200℃wastakenasagasifinent.Theeffectsofaireuivalentratio(ER)ongasificationwereexaminedbeforeandafterthesec-ygagqondarackfeedinevicewasturnedon.Thefollowinfindinswereconcluded.a.Thegasificationtemeratureinthefluidizedbedybgdggp,raduallincreasedwiththeincreaseofER,thecalorificvalueandtarcontentbothdecreased.Howeverthegasificationefficiencgyy,increasedfirstbutthendecreased.b.WhenthesecondarackfeedinevicewasturnedofftheotimumraneofERwas0.24-ybgdpg3/0.30,andthecalorificvalueandgasificationefficiencouldreachkJmand71-74%resectivel.c.Whenthesec-ycpy,ondarackfeedinevicewasturnedontheotimumraneofERwas0.26-0.30,thecalorificvalueandgasificationefficiencybgdpgy3//werekJmand76-78%resectivel.Theeffectofsteamtobiomassratio(SB)ongasificationwasalsostudiedwhenpy,thesecondarackfeedinevicewasturnedon.TheresultsshowedthatwhentheERwas0.28thegasificationtemeraturegradu-ybgdp/,alleducedwiththeincreaseoftheSB,whichresultedintheincreaseoftaringasandthecalorificvalueincreasedfirstandthenyr3//decreased.Themaximumgascalorificvaluereached6200kJmattheotimumSBvalueof0.4.ItisalsoindicatedthatunderthepsameER,thecalorificvalueandgasificationefficiencerebothhiherwhenthesecondarackfeedinevicewasturnedon.TheywgybgdresearchcanprovideanewmethodforharmlessdisosalandresourceutilizationoftheChineseherbresidues.p:,p,,,,Keordsherbresiduesrolsisgasificationcirculatinluidizedbedsecondarackfeedineviceaireuivalenceratioyygfybgdqyw,steamtobiomassratiotar“(十一五”国家科技支撑计划子课题“低焦油气化中小规模生产生物质燃气设备研发与示范”编号:
基金项目:()董玉平,教授,博士生导师;长期从事生物质能源转化技术研究工作。地址:山东省济南市经十
作者简介:1949年生,250061:路17923号山东大学机械工程学院。E-maildon@gyp);“()。十二五”国家科技计划子课题“热解气化制取生物燃气新技术与示范”编号:2010BAC66B022011BAD15B05-05?2?
天 然 气 工 业
2013年10月含有大量有机物
中药渣是药材煎煮后的残余物,质。中国是世界上最大的中药生产国,每年产生近4具有产生量大、排放1200×10t的中药渣需要处理,1-2]。中药渣初始含水率超过7集中的特点[易腐0%,装置的双回路循环流化床气化设备,提高了气化效率,提高了原料能量转化率。此研究可以为中药渣类工业生物质无害化和资源化利用提供技术基础。烂变质,目前国内中药渣大部分做填埋和固定位置堆放处理,不仅造成了巨大的资源浪费,而且会产生严重]3-4。因此,的环境污染,并对人身健康构成了潜在威胁[1 试验1.1 试验原料不同药渣的有机质含量不同。挥
中药渣种类繁多,发分是纤维素和半纤维素等有机质在一定条件和温度下分解得出的产物,其含量直接决定了热解气化的产气品质,因此富含纤维素和半纤维素的药渣具有良好的气试验所用原料为河南省宛西制药股份有限公司生产杞菊地黄丸过程中产生的药渣,实验原料未处理时呈粒度大小不等的不规则片状,初始含水率为7试验6%,,湿级)粉碎后筛选粒径2~3mm的颗粒作为试25%(验原料,使其满足气化工艺对原料含水率和粒径的要求。试验原料的工业分析及元素分析见表1。表1 物料的工业分析及元素分析表V工业分析/wtAFCC元素分析/wtHON低位热值/-1(?kMJg)16.9]9。化特性,产生与生物天然气类似的清洁生物质燃气[如何合理处理、利用既是资源又是污染源的中药渣已经成为中医药、环境和化学科学领域的一个重要课题。
中药渣热解气化是中药渣类生物质处理应用的重要选择方向。由于中药渣含有丰富的蛋白质、纤维素和氨基酸等有机物质,采用热解气化技术可以将中药渣转化为清洁能源,利用中药渣资源集中的特点,可以实现中药渣的规模化气化转化,净化处理后的清洁燃气可以直接为药厂提供生产用能,打破了中药企业主要通过燃煤提供生产用能的传统。此外,中药渣气化后的燃气还可用于燃气轮机、发动机、锅炉中燃烧进而提供电能,也可用于家用煤气,实现供热、供暖、和供电的效用。有助于净化环境,实现资源的高效利用。冼萍等研究了气化温度与升温速率对
近年来,两面针药渣热解气化过程的影响,得到两面针药渣气[5]]6-8化的理想条件。郭飞强等[分别利用流化床和固定前将试验原料经过压滤与干燥,含水率降低到约为床对杞菊地黄丸、六味地黄丸、香砂养胃丸药渣进行了气化试验,得到了其气化的最优过量空气系数,验证了但原料经循环3种药渣均具有良好的热解气化特性,流化床气化后的灰分中仍有一定的残碳量。笔者
为探索中药渣废弃物的高效清洁利用方法,以循环流化床为基础,采用一种改进的带有二级返料注:V代表挥发分;A代表灰分;FC代表固定碳83%2.82%14.18%42.4%6.2%47.4%1.86%1.2 试验装置主要由进料装置、双回路循
试验系统如图1所示,环流化床、水蒸气发生器、空气预热器、燃气净化与存储装置组成,其中气化炉主炉高1内径为1000mm、图1 气化系统流程图注:T1~T4为反应炉内温度测点第33卷第10期
?3?在主炉主要反应区域均匀布置4个温度测量350mm,,点(在线检测反应炉内温度。由螺旋TTTT1、2、3、4)进料装置实现原料连续均匀供给,风机提供流化气体,在风机与流化床之间安装有转子流量计,控制配风量调节反应器内空气当量比。在高温燃气管道处分别设置蒸气发生器和空气预热器,利用燃气显热产生水蒸蒸气和温度约为200℃的热空气。1.3 试验方法与步骤气和热空气,可以为反应炉提供温度约为150℃的水/)与进
当量比是指气化过程中消耗的氧量(m3kg品质量,按式(计算单位体积燃气中的焦油质量1)11]:含量[m()λ=1q/式中λ为焦油和燃气质量体积比,mm3;m为燃气g
对不同工况下测得的燃气主要成分(CH4、CnHm、12],):按式(计算燃气的低位热值[CO、H2、CO22)和的分别表示燃气样品中不饱和烃、;样品中所含焦油质量,mm3。gq为取样燃气体积,()Qv=φCnHm+1φCO+3φCH4+1φH2/式中Qv为燃气低位热值,kJm3;φCnHm、φCO、φCH4、样原料完全燃烧所需要的理论氧量(气化工艺的重要控制参数,用ER表示m3;/定义水蒸气配kg)之比,是比为气化过程中水蒸气供给质量(料质量(
试验选用粒径kg/h)的比值,用S/kg/h)与中药渣进00℃空气为0.3气~化0剂.8B表示。,mm的石英砂作为流化介质,以关,控制二级返料装置的开启和闭合2调节二级返料阀门的开,以此验证二级返料装置对气化特性的影响。试验过程中,首先分别在二级返料装置开启和闭合两种不同条件下调节气化剂供给量,研究ER的变化对气化特性的影响,并验证二级返料装置对气化过程的作用;然后,根据试验结果,保持气化剂供给量固定在最佳状态,通过改变水蒸气通入量调节水蒸气配比S。/B气化过程的影响,考察水蒸气单一因素对
试验运行中,调节空气当量比或改变水蒸气配比后,等待系统运行稳定后在取样测试点进行取样,并测试燃气中焦油含量和燃气组分。燃气与焦油取样装置如图瓶吸收焦油和干燥过滤后2所示[10],燃气由A进入缓冲瓶,经冰水浴捕集,在燃气出口要组分roGCA。g为减小试验误差ilent-3000气相色谱仪,检测燃气样品的主B处连接Mi-,在相同工况下每隔取样1次,取样3组,取其平均值作为试验结果1。5min图2 燃气与焦油取样装置图利用RE52A旋转蒸发仪挥发取样得到的含焦油有机溶液,由FA2004A分析天平称量剩余的焦油样H2,CO、CH4体积分数H2
气化效率是指生物质原料气化生成燃气的总热量%。与气化原料的总热量之比,是衡量气化过程的重要指标,可按式(3)计算[13]η=:mHQv×100%(3)式中η为气化效率,量,中药渣原料的低位热值m3kg;Qv为气化%燃;Vm为单位质量药渣的产气/气的低位热值,kJ/m3,kJ/k。;H为 g试验结果与分析.1 二级返料装置对气化效果的影响试验过程中,保持中药渣进料量为温度约为210kg/h,以置开启与2闭00合℃的空气为气化剂,分别在二级返料装两种状态下,改变进风量使ER从逐渐增大到0.2反应炉内温度和燃气中焦油含量的影响0.34,考察ER对气化燃气组分、热值、气化效率、,并对比二级返料装置开启前后气化过程的变化情况。
二级返料装置开启前后,ER对燃气组分的影响如图3所示。由图空气当量比3-a可以看出,在二级返料装置闭合状态下,ER由0燃气大而逐渐下降H4和H2含量均有所升高.2增大到,然后随着0.22时,中的CER的增;由图CH4和3-b可知,二级返料装置开启后,这是因为在H2含量均随着ER的增大呈现单调递减的趋势。ER较小时,空气供给量不足,导致了原料的热解气化不充分,二级返料阀打开后,灰分中的残碳通过二级返料返回主气化炉与新原料一起参与反应,在ER较小时就产生较多的级返料装置开启前后,燃气中的C其H4和他主要H2组。分此外随E,二R的变化趋势基本一致:随着ER的增加,气化系统中氧气供给量增大,氧化燃烧反应增强,燃气中,而CO2含量则逐渐增大,CnHm含CO含量不断减小量没有明显变化。cφ22
天 然 气 工 业
2013年10月在相同
由图4中的气化效率变化曲线可以看出,二级返料装置开启后的气化效率较高,说ER条件下,明二级返料装置对系统的气化效率有一定的提升作用;当E气化剂供给量小,气化反应不完全,R较小时,燃气热值较高,但由于产气量小,造成了气化效率偏低;随着E产气量增加,燃气热值和产气量的双R的增大,重作用导致气化效率呈现出先增大后减小的趋势。
当二级返料装置闭合时,ER在0.24~0.30范围时的气化效率可达7燃气热值超过511%~74%,00/其中气化效率最高为7此时EkJm3,4%,R为0.26、图3 空气当量比对燃气组分的影响图对比图3中二级返料装置开启前后的燃气中各组分体积分数可以看出,在相同ER条件下,开启二级返料装置后的燃气组分体积分数大于二级返料装置闭合时该组分的体积分数。由图4中的燃气热值变化曲线可以看出,二级返料装置开启前后,燃气热值随着ER的增大都呈先增大后减小的变化趋势,但是二级返料装置开启状态的燃气热值均明显高于闭合状态时燃气热值,这是因为燃气热值取决于燃气可燃气体组分的含量,可燃气体组分含量越高,燃气热值越高。图4 空气当量比对燃气热值与气化效率的影响图燃气热值为5600kJ/m3效率可达燃气热值超过76%~547800k%,J对应的;二级返料装置开启时/m3时的ER为0.28、燃气热值为,气化效率取最高值ER范围为0.26~,0气化5600kJ/m37.380%,二级返料装置开启和闭合两种状态下,气化效率均取。因此,在最高值时的燃气热值相同,但开启状态比闭合状态时的气化效率提高了
定义双回路循环流化床主气化炉主要反应区域4%。个监测温度的平均值为气化炉的温度。不同ER条件4下,气化炉内的温度与燃气中焦油质量含量的变化曲线如图5所示。可以看出,随着ER的增加,氧气供给量增大,促进了气化炉内氧化燃烧反应,释放出大量热量,从而提高炉膛内的温度;气化炉温度的升高,有利于焦油的裂解反应,进而降低燃气中焦油的含量。
对比图5中二级返料装置启闭两种工况可以发现,在相同ER条件下,二级返料装置开启比闭合工况下的气化炉内温度高、焦油含量低。这是因为,当二级返料装置工作时,未完全反应的部分残碳返回至主气化炉与新原料混合一起参与气化反应,高温旧原料与新原料之间发生热传递,减小了新原料从气化反应中吸取的能量;另一方面,返回至气化炉内的残碳主要是图5 空气当量比对气化炉内温度及燃气中焦油质量浓度的影响图第33卷第10期
?5?发生氧化燃烧的放热反应,因而提高了气化炉内的温度,降低燃气中的焦油含量;并且随着ER的增加和氧化反应的增强,二级返料装置开启前后气化炉内温度与焦油含量的差异趋势增大。/对气化效果的影响2.2 水蒸气配比(SB)由上述二级返料装置开启与闭合对气化效果影响的试验结果可知,二级返料装置开启状态时在一定程度上提高了气化燃气中可燃气体组分的含量和焦油的裂解,提高了燃气热值和气化效率,气化效果较好。因此,在水蒸气配比对气化效果影响的试验中,保持二级促进了反应式(的进行;而在水蒸气参与的反5)~(7))和H2。H2含量的增大会增强反应式(的进行,产生8、(,的增强,消耗CH4,因此综合反应式(燃气中8)9)/的CH4含量在S之外未B为0~0.2时有小幅上升,出现明显变化。/燃气热值随S
由图6可知,B变化存在一个较为/理想的区间,当S此B在0.2~0.5时达到较佳状态,时,燃气中可燃气体组分的含量较高,燃气热值可达]15),应中,反应式(占据主导地位[消耗C增加C7O,O2/更多的CH4,但是随着SB的增大会导致反应式(9)返料装置处于开启状态,中药渣的进料量为,采用200℃热空气和150℃水蒸气为气化2剂10k,固g定/R值为气化特性0。.28,研究不同水蒸气配比条件下中药渣的
燃气热值及主要组分随S/B的变化规律如图所示,随着S升高,/B的增加,燃气中CO2的浓度含量逐渐6H4和CO含量逐渐下降;随着气化剂水蒸气的添加,CnHm的含量均稍有升高,但HS/B&0.4后,4含量略有下降,而在0~0.5之间变化时Cn,HHm含量基本保持稳定;S当//2含量快速增加,.5SB&时,H2含量出现缓慢下降趋势。图6 水蒸气配比对燃气组分及热值的影响图中药渣热解气化过程包括热解反应、氧化反应、还原反应和燃气重整反应等。加入水蒸气后,气化炉中的主要反应如下[14]:H+O2(2O+C=C=CO2O+H ΔH2 Δ=-H39=31.531kJ.4/mkJo/lmol(4HH2O+C=CO2(5))+2O+CO=CO2++H2H22 ΔΔHH=-=90k43J.6/mkJo2H//l2=CH4 ΔH=-74.9kJmolmol(6
H(7))4+H2气化O=过程3中H2,+C水蒸O Δ气参H与=的20反6.1应k主J/要mo有l式((89))(6)、(7),S/B的增大使得气化炉内水蒸气含量升高5)、,00图~762所示为气化炉内平均温度与燃气中的焦油含00kJ/m3。量随S化炉内反应温度降低/B的变化曲线,可以看出,水蒸气配比增大,气,焦油含量升高,但.5S较佳状态时,对比纯空气为气化剂时数/B在据(图0.2~焦油含量未明显升高
。5),图7 水蒸气配比的变化对气化炉内温度及焦油质量浓度的影响图结论1)以,二级返料装置开启前后流化床内的气化特性200℃热空气为气化剂,随着空气当量比ER的增大均呈现了相似的变化趋势:气化炉内的温度逐渐升高,燃气热值和燃气中焦油含量逐渐减小,气化效率先增大后减小,且在相同ER条件下二级返料装置开启状态时燃气热值与气化效率均高于闭合状态。于.30271,燃气热值介于)二级返料装置闭合时%~74%,其中51,较理想的气0化0~效58率0最0k高J为/mER为374,气化效率介0.24~为%,此时ER时0,较理想的.26、燃气热值为ER取值范围为5600kJ/0m3.26;~二级返料装置开启00~5900kJ/m3,气化效率为760%~.307,8燃气热值在化效率最高达78%时的ER为0.28、燃气热值为%,其中气J/m3。二级返料装置开启状态下增大了流化床内反CC3054kCC2C?6?
天 然 气 工 业
2013年10月[]郭飞强,]董玉平,董磊,等.三种中药渣的热解气化特性[8J.,,,GUOFeiianDONGYuinDONGLeietal.Gasifica-qgpg():农业工程学报,增刊-128.应温度和焦油裂解,提高了循环流化床的能量利用率和气化效率。以2并
3)00℃热空气和150℃水蒸气为气化剂,使二级返料装置处于开启状态,固定E随着R为0.28,/CO含量逐渐下降,CH4与CSB介nHm无明显变化;/于0~0.当S5时,H2含量快速增加,B&0.5时,H2含量缓慢下降;气化炉内温度逐渐降低,燃气中焦油含/量升高,燃气热值先增加后减小,当S燃B为0.4时,/。气热值达到最大值(6200kJm3)/水蒸气配比S燃气中CB的增大,O2含量逐渐升高,[]tioncharacteristicsofthreeherbresiduesJ.Transactions,oftheChineseSocietfAriculturalEnineerin2011,27yoggg():S.[]程序,――生物天然崔宗均,朱万斌.论另类非常规天然气―9,,CHENGXuCUIZonunZHUWanbin.Adiscussionongj]():气的开发[天然气工业,J.-144.:theexloitationofbioasAnotherkindofunconventionalpg],naturalgasresources[J.NaturalGasIndustr2013,33y参 考 文 献]孟小燕[10模式[MENGXJ,.于宏兵环境污染与防治,王攀,等.中药行业药渣资源化的低碳经济],iaoyan,YUHongb2i0n1g0,,3W2A(6N)G:3P2-a3n5,.pyrolysisandresourceutilizationofherbresidueetfaolrC.Stuhdinyeos-nmedicineindustryintheperspectiveoflow-carbon[J].Envi-[11]r赵振坤onment,a王淑玲lPollut,i丁刘涛onandC,等on.t中药rol,2药01渣0再,32利(6用):研32究-35进.展[杭州师范大学学报:自然科学版,):38-42.J].ZseHAarchdOZehveenlokpumne,nWAtofCNGShinheuslehinge,rbrDINesGLiduieusrtaoe,useitnagl.[RJe]-J.Eoduirtinoanlo,2f01H2a,1n1gz(h1o)u:38N-o4r2m.alUniversity:NaturalScience]刘文伟[12学研究,,刘玉璇,赵宇,等.中药渣综合利用研究进展[J].药tLohIfPeUrheWacrye2cn0mlaeow1e3icef,,3utticrL2aI(1alRdU)itiY:4eosnu9eax-5alCu0an.rchhi,,2n0eZsHA1emO3,32ed(iY1ciu)n,:eset49-l5aa0gl..[RJe]v.Jieouwornanl]程序.[13生物质能与节能减排及低碳经济[学报,):37J].中国生态农业CHENGXu.Bioenerg5y-3,7r8ed.uctionofenergyconsumption]Ja冼萍onudwrnaalsotfEedicsoc-hAagrrgiecu,altnudlreo,2w0-0c9ar,1b9one(2)c:o3n7o5-m3y78[J.].Chinese[14析[J],.钟莉莹可再生能源,王孝,英.两面针药渣的热解气化利用特性分oXfrIAeNPsidiuneg,ofaZHnOthN2oG00xylLui5ymi,2n5ngiti,(1duW)mA:2N6-dG28ecoX.citaioonyinags.Tghaeasifnicaalytisoensf2e6e-d2s8to.ck[J].RenewableEnergyResources,):[15]vGaUtivOFeeexiaqimanplge,oDfOheNrGYbreusipdiunegs,rDecOycNliGLngebiyg,etasailfi.Acantiionnnoi-an83f2lu.idizedbed[J].WasteManagement,):825-]iGnacUOiFrceiuqliaatinngg,fDluOidNizGedbYuepdin[gJ.]H.eArdbrvanecsieddueMsagtaesriifailcsatiRoensearch,-512.-G)woA:1oIC37-dyh1ba4io4om,.aDssOgNaGsifiYcautpiionngi.nadExpeoriwmnednrtaaflstgtausdifyieronn[J]o.Inn--4e9r3n5a-t4io9n4a4l.JournalofHydrogenEnergy,):常加富气流场数值模,董玉平拟,刘及庆试磊验,研等究.文丘里洗涤器净化生物质燃[(21):186-192.J].农业工程学报,2012,28feHAvreinmteNunGJrtiaslicsartfuuubd,byDeraOpnudnNGYupingIUQingleietal.Ex-ftheChineseSocietyrifoyuimfAngerigbciaols,maiLsmsuglaatsio[Jno].Tnf,ralnosawfctiioenlriculturalEngineering,):186-192.,袁振宏北京:化学工业出版社,吴创之,马隆龙,.生物质能利用原理与技术[M].YUANZhenhhemicalIndunosintqg,WUC20h0u5a:n1ruyesoPrefbss,i2o0m05asg7z6hi.lesandtech:su176t,i.liMALzationon[gMlon]g.B.Peirjiinncgi-:吴创之,马隆龙.生物质能现代化利用技术[学工业出版社,WUChuangzhi2,00MA3:98M].北京:化L.onglong.Modernutilizationtech-刘广青0o0lo3g:i9e8s,董仁杰.ofbiomass[M].Beijing:ChemicalIndustryPress,化学工业出版社,李秀全,.生物质能源转化技术[M].北京:rIUrgeysscGou,2na0vn0eg9rqsi:i1on8ng5-t,1eD20c8hO0N9G:18R5e-19n.ology[nMj8i9e].,.BeLijIXingiu:Cquhaenm.iBciaolmInadssusetnr-y苏德仁气化实验研究,刘华财[J,]周.燃料化学学报肇秋,等.生物质流化床氧气―水蒸气,iaUsifDicearteinonw,LiItUhoHxuyagceani,anZdHOsteaU2miZ0h1na2oaq,4fi0lu(3ui,die)zta:30edbl9.B-ei3do1gm4aa.ssi-s0er(3[J)]:3.J0o9u-r3n1a4l.ofFuelChemistryandTechnology,2012,(收稿日期
编辑 罗冬梅)[1(1]t][2[3o2pCo][4p]C[5]L2n[6[7e]Pf4gS
上一篇： 下一篇：
All rights reserved Powered by
copyright &copyright 。文档资料库内容来自网络，如有侵犯请联系客服。