马后炮化工技术论坛_基于ASPEN PLUS模拟生物质气流床气化工艺过程_

基于ASPENPLUS模拟生物质气流床气化工艺过程作者：张巍巍，陈雪莉，王辅臣，代正华，于遵宏，ZhangWeiwei，ChenXueli，WangFuchen，DaiZhenghua，YuZunhong作者单位：华东理工大学洁净煤研究所,上海,200237刊名：太阳能学报英文刊名：ACTAENERGIAESOLARISSINICA年，卷(期)：2007，28(12)引用次数：1次参考文献(7条)1.DengKeyunDevelopmentstrategyofChina'sbioenergyin21stcentury2000(9)2.AspenTechnologyAspenplususetguide20003.AspenTechnologyAspenplusgettingstartedsolids20004.Sotudeh-GharebaaghR.LegrosR.ChaoukiJSimulationofcirculatingfluidizedbedreactorsusingASPENPLUS1998(4)5.张斌.李政.江宁.麻林巍.郑洪韬基于AspenPlus建立喷流床煤气化炉模型[期刊论文]-化工学报2003(8)6.汪洋.代正华.于广锁.于遵宏运用Gibbs自由能最小化方法模拟气流床煤气化炉[期刊论文]-煤炭转化2004(4)7.徐越.吴一宁.危师让基于ASPENPLUS平台的干煤粉加压气流床气化性能模拟[期刊论文]-西安交通大学学报2003(7)相似文献(10条)1.期刊论文陈雪莉.张巍巍.栗冬.王辅臣.于遵宏.ChenXueli.ZhangWeiwei.LiDong.WangFuchen.YuZunhong生物质气流床气化技术分析与探讨-计算机与应用化学2007,24(3)生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的第四位能源资源,生物质气化是生物质能资源化利用的一种重要方法.但气化煤气中焦油含量高一直是困扰生物质气化的难题,针对此,本文提出了生物质气流床气化的方法.并借助ASPENPLUS过程模拟平台,对生物质气流床气化炉进行了模拟,得如下结论:生物质气流床气化合适的O/C摩尔比宜选在1.4～1.6左右;增大空气预热温度,可显著提高气化反应温度;空气预热温度愈高,煤气热值和冷煤气效率相应提高.2.学位论文曾国勇生物质气流床气化原料预处理过程的研究2007生物质能是唯一可再生的碳源，分布广泛、储量丰富、清洁、环境污染小，开发利用前景十分广阔。生物质的热解气化是热化学转化中最主要的一种方式，对其研究具有重大的现实意义。本文针对目前生物质气化存在的问题提出了生物质气流床气化工艺。但由于生物质本身的原因，用原料直接进行气化其合成气的热值始终偏低。于是，本文创新性地利用慢速热解工艺作为预处理手段，将热解产物半焦作为气化原料。通过研究原料种类、粒径及载气种类、流量对固体产物半焦特性的影响，并考察了半焦的输送特性，分析了热解液体和气体产物的特性，同时利用ASPENPLUS模拟生物质气流床气化过程，主要结论如下：热解固体产物半焦的热值明显高于原料的热值，且原料粒径和载气流量对半焦的热值和能量产率的影响并不显著；在本文考察的几种热解条件下，热解温度宜选择在300℃左右；与原料相比，生物质热解所得半焦的休止角和内摩擦角均更小，而堆积密度明显变大，原料和半焦的壁摩擦角大小依次为：碳钢＞有机玻璃＞不锈钢；相同O/C摩尔比，半焦气化比生物质原料直接气化的气化温度高，半焦的合成气热值达到了约5.00MJ/Nm3；通过ASPEN模拟，300℃～400℃之间的热解产物半焦用作气化原料是比较合适的，最佳O/C摩尔比宜选在0.9～1.1左右，此时碳转化率可以达到98﹪以上；预热空气可以较明显地提高合成气的热值，且空气预热对300℃半焦气化最为有利；低温热解(300℃～400℃)的气体产物热值为5.49～5.71MJ/Nm3，且焦油的热值较高，可以考虑将焦油与半焦一起进入气化炉气化，提高能量利用率。3.会议论文陈雪莉.王辅臣.刘海峰.王兴军.于遵宏生物质气化间接液化技术路线分析2007通过生物质间接液化技术将生物质转化为清洁高效的液体燃料,将有利于缓解我国石油短缺局面,减少石油对外依存度,确保我国经济可持续发展和人民生活可持续改善。本文在介绍生物质间接液化各单元技术的基础上,重点对生物质流化床气化间接液化和生物质气流床气化间接液化的技术特点和难点作了分析,并就生物质气化间接液化的发展趋势进行了讨论。4.学位论文赵辉生物质高温气流床气化制取合成气的机理试验研究2007生物质能的开发和利用可缓解当今常规能源短缺和环境污染所带来的压力，如何能有效地使生物质转化成高品位的液体燃料成为目前研究的焦点。本文基于国内外在生物质间接液化制取液体燃料领域已经开展的研究工作，对生物质定向气化大规模制取合成气技术路线进行了理论探讨，并对生物质气流床气化进行了深入的试验研究和动力学分析。本文首先介绍了研究背景。在着重对比分析几种主要的生物质液化技术基础之上，得出了生物质间接液化在制取液体燃料过程中的优势。生物质间接液化的关键在于合成气的制取，于是从生物质气化工艺出发，结合煤基合成气气化技术，总结出生物质气流床气化在大规模制取合成气过程中具有广阔的发展前景。然后，对生物质气流床气化制取合成气的研究进行了综述，并得出生物质气流床气化的技术难点主要是：灰的特性、颗粒研磨、原料给料和系统高效加压。为了系统地开展相关领域的试验及理论研究，根据气流床气化原理，自行设计与搭建了一套小型生物质高温气流床气化试验台，对其进行了介绍。为了研究生物质在气流床气化过程中的气化特性及残炭特性，利用小型气化系统对木屑进行了气化试验，主要考查了反应温度和氧气/生物质比对煤气组分、碳转化率、气化产物分布以及残炭特性的影响。结果表明，生物质气流床气化具有合成气含量高，碳转化率高，煤气产率高，CH,4和焦油含量少的优点。为了正确地解释上述试验数据，综合分析了气流床气化炉内的流动和加热特性，从基本的微分方程入手，用数值方法对生物质单颗粒在气流床内的气化过程进行数值模拟。结果显示，该数值计算能够较好地模拟生物质单颗粒在气流床气化过程中的加热过程、停留过程和质量变化过程，并能与试验结果较好吻合。针对碱金属及其相关无机元素在生物质气流床气化中的挥发问题，进行了木屑在不同反应温度下和不同氧/生物质配比下的气化试验，对其残炭进行了收集，并通过ICP及EDX-SEM仪器对残炭灰成分和残炭形态进行分析，得出了无机元素在生物质气流床气化过程中析出挥发规律。然后，采用三种不同的助熔剂，分别以不同的比例添加到稻壳和水曲柳两种生物质中，再吹入到气流床中进行气化，来考查助熔剂在生物质气流床气化过程中对生物质碱金属及其相关元素的固留影响，最后选出了合适的助熔剂及添加比例。为了考查气化参数对生物质气流床气化过程的影响，利用小型生物质气流床气化系统对生物质的热解及气化特性进行了试验研究。研究了反应温度、氧气/生物质比率(O/B)、水蒸汽/生物质比率(S/B)以及停留时间对不同生物质气流床气化合成气组分的影响。研究表明，反应温度是影响生物质热解和气化最重要因素；生物质在常压气流床气化生成合成气最佳O/B范围为0.2～0.3(1300℃)；高温气化时合成气中CH'4含量很低；停留时间为1.6s时其气化反应基本完毕；加大水蒸气含量可增加H,2/CO比率，但水蒸汽的过多引入会影响煤气产率。为了给生物质气流床气化反应过程和最终状态进行系统详尽地描述，为此，综合考虑平衡模型和动力学模型的优点，结合生物质半焦与水蒸汽及CO,2气化反应动力学的试验数据，建立了一个全面描述生物质气流床气化过程的动力学模型。并从系统反应进程和最终煤气组分两方面与生物质小型气流床气化试验进行对比验证，确认了该动力学模型的可靠性。表明所建模型可以用于预测气化参数对生物质气流床气化的影响特性。为了考查烘焙预处理对生物质固体产率、能量产率、颗粒研磨及在气流床气化过程中总体效率的影响，本文在一套小型烘焙试验台上，对四种不同种类的生物质进行烘焙试验，并对研磨过的固体产物进行粒径分析，最后在小型生物质气流床上进行了气化试验。结果表明，生物质的能量密度随着烘焙温度的提高而升高，其中，中温烘焙(～250℃)能获得较好的固体和能量产率，减少能量损失；烘焙温度是烘焙过程中最重要的影响因素；烘焙能够减少生物质研磨的耗电量，同时能够破坏生物质内部的纤维结构，变得易磨；气流床气化过程中，烘焙生物质能够改善煤气成分，提高气化的总体效率。因此，在生物质气流床气化过程中，烘焙预处理能为生物质的粒径减小和随后的粉体气力输送提供了一个良好的解决途径。5.会议论文曾国勇.张巍巍.陈雪莉.于遵宏载气对生物质热解半焦性能的影响2006生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的第四位能源资源,生物质能的开发利用可缓解能源紧缺问题、环境污染问题和三农问题等国家重大战略问题,而生物质气化是生物质能资源化利用的重要方法.从20世纪90年代中期开始,欧洲一些国家开始对生物质气流床气化进行研究,但国内对生物质气流床气化研究报道很少.为解决焦油带来的气化炉气化效率低,合成气热值低和生物质输送难等问题.本文采用热解技术作为生物质气流床气化的前处理手段,目的是用热解的方法脱除生物质中的氧元素,提高生物质的能量密度,同时将热解后的半焦作为气流床气化的原料,提高气化合成气的热值.本文考察了不同载气对生物质热解半焦性能的影响。6.期刊论文乌晓江.张忠孝.朴桂林.森滋.板谷纪.小林信介.WUXiao-jiang.ZHANGZhong-xiao.PIAOGui-lin.ShigekatsuMORI.YoshinoriITATYA.NobusukeKOBAYASHI高温加压气流床内生物质气化特性的实验研究-动力工程2007,27(4)在15～20kg/h规模的沉降式加压气化实验装置上,实验研究了高温条件下,不同O/C摩尔比对生物质气化特性的影响,并根据实验气化炉的边界条件,建立了相应的气化模型.模型计算结果与实验结果吻合较好,模型能够很好的预测气化参数对生物质气流床气化特性的影响.研究结果袁明:在气化还原反应区,高温有利于气化反应向吸热方向进行;O/C比在1.0～2.0范围内,随O/C比的增加,CO、H2均呈现先增加后减小的趋势,可燃气体成分(CH4+H2+CO)占总合成气的50%左右;部分燃烧反应区温度在1600K以上时,碳转化率大于90%,冷煤气效率达到50%左右.7.学位论文张巍巍生物质气流床气化的工艺与工程研究2008本文结合生物质本身及其在利用过程中的特点，注重了理论和实际相结合，侧重于工程技术上的创新。在国内率先通过工艺分析提出了生物质气流床气化的工艺流程、工艺条件及设备结构；由于生物质原料中氧含量高，所以在生物质气化之前进行脱氧处理是必要的，脱氧可以通过生物转化技术或热化学转化技术实现，但从工程技术角度考虑，脱氧应采用热化学技术中的热解技术来实现更合理，具体工艺流程如下所述。生物质原料首先经过粉碎干燥然后进入热解工艺流程，而后将热解产物输送到气流床气化炉中进行气化，气化合成气可用于发电，合成油、甲醇或其它化学品。在热解产物以何种形式进入气化炉，提出了两条工艺路线进行考察，其一为生物质经过热解所得固体产物作为气化原料进行气流床气化的工艺路线；其二为生物质经过热解所得固体产物和液体产物制浆再进行气流床气化的工艺路线，本文通过实验研究考察了两条工艺路线的可行性，使用AspenPlus化工流程模拟软件对生物质气流床气化过程关键设备进行模拟计算。主要研究内容和结果如下：1.考察热解条件对热解后固体产物质量产率和能量产率的影响，找到合适的热解条件，并比较该热解条件下液体产物和气体产物随热解温度的变化趋势。通过5次平行实验结果表明：升温速率为5℃/min，热解终温在300～400℃时，生物质60～80％的能量转移到固体产物中，20～30％转移到液体产物中；当热解终温在500～600℃时，生物质40～50％的能量转移到固体产物中，2