生物质燃烧过程中碱金属析出的实验研究

生物质燃烧过程中碱金属析出的实验研究作者：徐婧学位授予单位：浙江大学相似文献(10条)1.会议论文朱华东.焦保才.段桂平.袭海涛生物质流化床气化炉的发展与应用2006连续气化的生物质流化床气化炉,以空气和水蒸气为气化剂,用生物质和煤为原料(煤的质量比0～20％),煤气热值为6～7MJ/m3.该炉在生产燃气的同时,还可副产水蒸气和生物质木炭,燃气可民用、工业用及发电用.间歇气化的生物质流化床水煤气炉,采用吹风和制气的二步工作法生产水煤气.水煤气的热值可达12～16MJ/m3,燃气可用于提氢和制备甲醇、二甲醚等.2.学位论文陈平生物质流化床气化机理与工业应用研究2006作为生物质热化学转化技术中的一种，生物质气化的目标是尽可能多地得到高品质燃气。在各种气化反应器中，由于流化床具有气固两相接触充分，传热传质强烈，床层温度均匀，易于放大等特性而特别受到重视。生物质流化床气化反应器被认为是最具开发前景的生物质气化反应装置之一。目前，生物质流化床气化主要面临的问题有：燃气中焦油含量偏高且净化困难；燃气热值偏低(特别是空气气化)；仍然缺乏一个系统完整的气化装置放大准则；模型模拟结果与试验结果相差较大等，这些存在的问题直接影响了生物质气化技术的推广和应用。为此，在国家‘863’基金资助下，围绕生物质流化床气化应用过程中的关键问题，从工程应用角度出发，本文对冷态实验条件下生物质颗粒在流化床中的流体力学特性、实验室规模生物质流化床气化特性、木炭床焦油高温催化裂解特性进行了研究，论文还针对工业规模生物质流化床气化发电系统的运行特性进行了分析，并基于得到的大量实验数据建立了关于生物质流化床气化特性的人工神经网络模型。通过对冷态实验条件下，多种生物质原料在不同尺寸流化床中的流化特性研究发现：1)纯生物质(如木屑、稻壳)也是可以实现良好流化的。2)不同生物质原料流化特性有着显著区别，木屑的流化质量较好，当气速超过充分流化速度，可以观察到典型的‘鼓泡’流化状态。稻壳的流化质量稍差，比较容易出现‘沟流’现象。3)床层尺寸和料层高度对生物质颗粒的流化也有重要影响。当流化床直径小于l00mm时，‘壁面效应’会比较明显，流化床尺寸增大有利于改善流化质量。料层高度与床径比(H/D)超过3.0，容易出现‘节涌’现象。4)对处于快速流态化下的生物质循环流化床速度分布和空隙率分布的考察表明：在生物质循环流化床中也存在着典型的‘环—核’流动结构。速度在径向呈‘抛物线’型分布，空隙率沿径向分布则比较均匀。改变操作气速和循环流率都对速度分布和空隙率分布有明显影响。5)对生物质颗粒在Loopseal型返料器中的流动特性研究表明：改变提升管的运行风速Ug对循环流率Gs影响不大；通过Loopseal的颗粒循环流率Gs随输送风量Ql和侧吹风量Q2增加而增大；改变侧吹风量Q2对循环流率的影响要比改变Q1的影响大得多。根据王擎实验关联式得到的改进关联式与实验结果吻合较好。在内径0.3×0.3m实验室规模生物质流化床气化试验台上对木屑的气化特性实验研究表明：气化当量比ER在0.23～0.38之间变化时，气化温度：689～820℃，燃气中焦油含量：34.45～92.47g/Nm3，燃气热值：5650～6765kJ/Nm3，产气率：1.5-2.2Nm3/kg，碳转化率：68.8～96.5％，气化效率：57.9～85.3％。焦油在木炭床中的高温裂解特性研究发现：随着裂解炉温度的升高，焦油裂解率增加，在裂解温度为1050℃时，焦油裂解率可达92％以上。对裂解前后的燃气和焦油成分对比分析发现，裂解后焦油中芳香烃增加而极性物减少；裂解后燃气中H2的含量明显提高，而其它的碳氢化合物CH4,C2H2，C2H4，C2H6的含量均有不同程度的下降。裂解后燃气的热值有所下降，平均降低了20％，但仍保持在5MJ/m3左右，基本可以满足发电及供热对燃气品质的要求。对某商业运营的800kWe稻壳气化发电站的运行特性研究发现：由于流化速度偏低，在床内密相区物料混合仍然不是很充分，存在局部氧化区和局部热解区，容易出现局部过热而结渣现象。气化温度随着当量比ER增加而近似线性升高。气体热值随着气化温度提高而近似线形降低，而负荷变化对其影响不大。产气率、碳转化率和气化效率则随着当量比和负荷增大而提高。原料中的水分含量对气化系统的运行也有重要影响，当原料的水分高于15％，将导致气化炉的温度剧烈波动。气化后的稻壳灰可作为保温材料、高强度水泥掺合料及钾肥等进一步利用。对建于江苏省兴化市目前国内规模最大的生物质气化发电项目-4MWe生物质气化-蒸汽整体联合循环发电示范电站的初步测试结果表明，根据我国国情自主开发的生物质气化—内燃机—汽轮机联合循环发电路线是切实可行的。对20MWth生物质CFB气化炉测试结果发现：当气化温度运行在700-800℃之间时，气化炉产生燃气热值达到5680-6218kJ/Nm3。在50％负荷条件下，当ER保持在0.22-0.35范围变化时，最高碳转化率接近90％，气化效率达到80％。和800kWe稻壳气化发电系统相比，流化床气化装置从5MWth放大到20MWth，燃气质量不但没有降低，反而略有提高。对由8300型柴油发电机组改造而成的目前国内最大功率450kWe低热值燃气发电机组测试结果表明，当机组相对负荷维持在0.7-0.9左右时，机组发电效率达到28.8-29.7％，比原来的200kWe发电机组提高16％。依据人工神经网络原理，基于Matlab神经网络工具箱，结合在实验室规模和工业规模3个不同气化反应装置上得到的103组气化数据，初步建立了描述生物质流化床气化特性的人工神经网络模型。对该模型训练后的泛化(预测)能力考察发现，模型预测结果与试验值吻合良好，从而为生物质流化床气化过程的评价和预测奠定了基础。3.期刊论文周密.阎立峰.郭庆祥.朱清时生物质洁净能源研究中的流化床动力学模型-化学物理学报2003,16(5)分别对最小流化床、鼓泡流化床和腾涌流化床及相应的全混模型、鼓泡模型、气泡汇集模型等加以综述,分析其优缺点,并在此基础上提出动力学模拟研究的新思路.根据流化床内在的本质--流化态的不同,将流化床分为最小流化床、鼓泡流化床和腾涌流化床三种.总结了前人针对各种流化床提出的全混模型、鼓泡模型、气泡汇集模型等思想,建议今后可以在以下几个方面进行深入研究:⑴使得模型更有普适性.⑵由于气泡有效直径尚不能在理论上求得,可以在理想气泡直径变化公式的基础上,加入非线性化学的计算.⑶确定不同情况下的参数,使得工作更有延续性,也使得模型更加具有生命力.⑷从高压的角度去进行模型的计算,并得到相应的试验数据支持.4.期刊论文许玉.蒋剑春.应浩.戴伟娣.高一苇.吴欢.XUYu.JIANGJian-chun.YINGHao.DAIWei-di.GAOYi-wei.WUHuan3000kW生物质锥形流化床气化发电系统工程设计及应用-生物质化学工程2009,43(6)本文主要论述了自主研发的3000kW生物质锥形流化床气化发电机组工程,对气化发电系统的工艺过程、设备设计要点及系统运行情况分别进行了阐述.研究设计的气化发电系统工程运行结果表明锥形流化床气化炉操作弹性大,分布锥结构很好地改善了气体分布状况,最佳气化温度为710～740℃.系统运行数据表明:生物质耗量为1.77kg/kWh,每公斤稻壳产气为1.62Nm3,系统总效率为15%,发电机转化效率25%.5.学位论文王雷基于循环载氧体的生物质串行流化床燃烧机理研究2009众所周知，CO2是引起温室效应的主要原因。化石燃料燃烧释放的CO2是大气中CO2增加的主要因素。为了保持能源的可持续性发展和减少温室气体的排放，生物质已经逐渐成为一种非常具有前景的清洁能源。生物质资源可以从森林、农业和工业生产中获得，由于生物质的CO2零排放特性，在发展中国家或发达国家都成为替代化石燃料的一种重要可再生能源。化学链燃烧是一种新型的CO2减排方法，在没有能量损失且不需要花费额外的气体分离装置的前提下将CO2分离出来。化学链燃烧系统包括两个反应器：燃料反应器和空气反应器，利用载氧体在两个反应器中循环过程，实现氧的转移，载氧体首先和空气接触进行氧化反应，生成氧化态载氧体，将空气中的氧置换出来，然后氧化态载氧体与燃料接触，进行还原反应，燃料的反应产物为CO2和H2O(汽)，冷凝后剔除H2O，得到纯净的CO2。本文以生物质作为固体燃料，进行了串行流化床生物质气化试验和生物质化学链燃烧试验，并运用AspenPlus软件搭建生物质化学链燃烧系统模型，对生物质化学链燃烧深入研究。串行流化床生物质气化方案中，将气化和燃烧分成两个过程。气化反应器采用鼓泡流化床，以水蒸气作为气化介质：燃烧反应器采用循环流化床，流化介质为空气。分析气化反应器温度T、水蒸气/生物质比率S/B对气化结果的影响。试验结果表明：该气化技术能够稳定连续地从气化反应器获得不含N2的高品质合成气。随着气化反应器温度的提高，合成气中H2/CO减小，合成气产率增加，热值降低，总碳转换率先升高而后保持不变。随着S/B的增大，合成气产率和总碳转换率均先升高而后降低，S/B的最佳值为1.4。在试验阶段获得的最高合成气产率为1.87Nm3/kg，合成气热值为13,20MJ/Nm3，总碳转化率为91％。串行流化床生物质化学链燃烧方案中，串行流化床系统是由循环床、鼓泡流化床和旋风分离器组成，其中循环床作为空气反应器，鼓泡流化床作为燃料反应器，循环床和鼓泡流化床之间通过返料管连接。串行流化床生物质化学链燃烧AspenPlus模拟中，发现CO2的捕集效率都在97％以上，且过高的燃料反应器温度、S/B、CO2再循环率都不利于提高CO2捕集效率。在串行流化床生物质化学链燃烧试验中，通过试验研究循环床和鼓泡流化床出口气体组成、CO2捕集效率和碳燃烧效率。在氧化镍作为载氧体的条件下，结果显示：生物质气化是控制燃料反应器出口中CO、CH4含量和碳燃烧效率的主要控制因素。温度越高，越利于生物质的气化，因此，在鼓泡流化床的温度为950℃时，鼓泡流化床出口气体中CO、CH4含量最少，碳燃烧效率最高，达剑98.6％。鼓泡流化床温度在770℃，CO2获得最大捕集效率，为84.9％。在此串行流化床系统中，部分碳损失是不可避免，它是由从燃料反应器窜混到空气反应器中的CO2气体和从燃料反应器随载氧体颗粒循环入空气反应器中的生物质半焦颗粒组成，是CO2捕集效率降低的主要因素。以后的上作应该在改善燃料反应器结构上开展研究。6.会议论文吕鹏梅.王铁军.常杰.吴创之.陈勇生物质流化床空气-水蒸气气化模型研究本文根据流化床反应器特点,结合生物质气化动力学反应机理,建立了生物质在流化床内气化的等温稳态、一维两相动力学模型.该模型可以预测沿流化床高度的反应气体分布,模型所做的主要假定如下:流化床分为气泡相和乳相,在气泡相和乳相内均存在化学反应,考虑2相内的轴向气体扩散;生物质热解过程瞬时完成;主要考虑焦碳以及CO、CO2、H2、H2O、CH4等在流化床内发生的8个主要化学反应.数学模型属于常微分方程组边值问题,利用数值计算软件Matlab7.0进行编程求解.以木粉为原料,将模型结果和实验结果进行了对比,模拟结果与试验数据符合良好,在一定程度上证明了模型的有效性和可靠性.7.期刊论文宁新宇.李诗媛.吕清刚.贠小银.矫维红.NINGXin-yu.LIShi-yuan.LUQing-gang.YUNXiao-yin.JIAOWei-hong秸秆类生物质与石煤在流化床中的混烧与黏结机理-中国电机工程学报2008,28(29)以玉米秸秆与石煤按不同比例组成的混合物为研究对象,在TG-DTG热分析仪上进行了燃烧特性分析,结果表明玉米秸秆有利于石煤的着火和锥刀之末燃烧,对石煤有一定的助燃作用;在小型鼓泡流化床实验装置上,以石英砂为床料、石煤灰为添加剂,进行了玉米千秆成型燃料流化床燃烧的床料黏结实验,结果表明:石煤灰能够在生物质流态化燃烧过程中有效地抑制流化床床料黏结现象的发生;通过对实验中形成的结团进行扫描