生物质气化

生物质气化技术研究班级：热能0601姓名：牛奔学号：3060823005指导老师：周劲松教授王树荣教授骆仲泱教授2010.6.17•试验研究意义•试验研究目的•试验研究内容•试验台简介及关键参数测量•试验结果及分析•研究成果•研究存在的问题试验研究意义所研究气化炉可以将废弃的农林生物质转化为可利用的生物质燃气，从而达到利用生物质的目的。研究探讨此气化炉的各项技术参数可以为大小型气化炉提供可靠有效的实验数据，对研究新型户用型气化炉和改良现有的气化炉产品都有着十分巨大的意义。试验研究目的•本试验旨在研究探讨自行设计搭建的下吸式气化炉的气化效率和净化效率。通过一系列比对实验得到满足省项目指标的生物质燃气，即满足以下三个条件：（1）生物质燃气热值≥6.5MJ/Nm3；（2）气化炉气化效率≥70%；（3）农林废弃物实验室气化系统煤气焦油含量达到≤10mg/Nm3。试验研究内容•生物质气化炉试验台的设计和搭建；•研究原料，空气含水量，燃气流量，温度等对气化效率的影响；•干式和湿式净化装置的焦油净化效率，以及料层材料、料层高度对净化效率的影响。试验台简介及关键参数测量试验台流程•本试验采用自行搭建的气化炉试验台，主要包括下吸式气化炉、干式过滤器、湿式过滤器、温度显示器、水流量计、气体流量计等。01温度显示器；02气化炉；03鼓风机；04湿式过滤器；05水流量计；06阀；07干式过滤器；08焦油灰分取样口；09气体流量计；10阀；11引风机自来水进自来水出TTTTTT气化炉燃气净化系统•湿式喷淋装置干式过滤装置关键参数测量•生物质原料工业分析采用湖南开元仪器有限公司5E-MAC红外快速煤质分析仪分析（图1）；元素分析采用采用美国LecoCHNS-932仪器分析（图2）。图1图2•燃气成分分析采用北分瑞利分析仪器有限公司SP3420A型气相色谱仪分析。焦油和灰分含量测定•测量方法依据GB/T12208-1990《城市燃气中焦油和灰尘含量的测定方法》，将一定体积的燃气通过已知重量的滤膜，根据滤膜的增重和取样体积，计算出焦油和灰分的含量。取样装置如图。取样器内滤膜安放示意图1阀门2取样器3湿式气体流量计4三通阀5抽气泵23gas145净化效率计算•净化效率的值按以下公式计算：——净化效率•Q1——气化炉出口燃气焦油含量，mg/m3•Q2——湿式净化装置出口燃气焦油含量，mg/m3•Q3——干式净化装置出口燃气焦油重量，mg/m3•Q空——空抽大气所得增重，mg/m3121100%QQQQ空湿232100%QQQQ空干131100%QQQQ空总燃气热值计算•单位体积（质量）气体燃料完全燃烧时放出的热量称为气体燃料的发热量（热值），有高位发热量和低位发热量之分。•燃气的低位发热量可以根据燃气的成分计算：••式中：Qdw——燃气的低位发热量，kJ/m3；•xi——燃气中各单质气体的体积百分数，％；•Qdwi——燃气中各组成气体的低位发热值，kJ/m3。/100dwidwiQxQ222246COCOKJ22409COCOKJ422()3206CHHOgCOHKJ42222()4165CHHOgCOHKJ22()131CHOgCOHKJ22172CCOCOKJ气化效率计算1100,100%100%dwarnetVQQQGQ上式中：η——气化效率，％；Q1——燃气的输出能量，KJ；Q0——原料输入能量，KJ；Qdw——燃气低位发热量，KJ/m3；G0——原料重量，kg；Qar,net——原料低位发热量，KJ/m3。试验结果及分析•不同原料气化特性样品编号工业分析Mad%Aad%Vad%Fcad%桑树条10.62.9275.3811.1棉花秆12.912.6972.2112.18木屑11.950.8567.8414.36油菜秆12.985.1772.459.41样品编号元素分析Cad%Had%Nad%St,ad%Oad%桑树条38.715.481.110.1141.07棉花秆41.994.340.570.1937.29木屑43.696.420.07032.02油菜秆40.164.260.70.4736.27不同原料气化效率和燃气热值比较图58.750.358.163.030.035.040.045.050.055.060.065.070.0棉花杆木屑油菜杆桑树条气化效率%6159602953865452480050005200540056005800600062006400棉花杆木屑油菜杆桑树条燃气热值KJ/Nm3气化炉气化特性•燃气流量与燃气成分关系曲线燃气流量与燃气热值关系曲线2.02.53.03.54.04.53040506070气化效率%燃气流量Nm3/h燃气流量与气化效率关系曲线燃气热值气化特性3004005006007008009003500400045005000550060006500燃气热值MJ/Nm3还原区温度℃气化剂气化特性13.03515.2117.3417.0318.9718.384.194.033.802468101214161820未通水蒸汽水蒸气通入量3kg/h水蒸气通入量6kg/h燃气成分含量/%H2COCnHm52425734583649005000510052005300540055005600570058005900未通水蒸汽水蒸气通入量3kg/h水蒸气通入量6kg/h燃气热值/KJ/Nm3燃气热值焦油含量随燃气流量变化曲线123451600180020002200240026002800焦油含量mg/Nm3燃气流量m3/h净化装置湿式喷淋装置喷淋水量与脱除效率变化曲线01002003004000102030405060708090100焦油脱除效率%干式过滤装置料层高度与脱除效率变化曲线总体净化效果气化炉出口焦油含量（mg/Nm3）湿式喷淋出口焦油含量（mg/Nm3）干式过滤出口焦油含量（mg/Nm3）总体焦油脱除效率(%)1312014013.299.582237411210.299.57321981109.399.5842037929.099.56研究成果•通过气化炉结构的改造、通入一定量水蒸气以及采用净化装置等，所得燃气在气化效率、焦油含量等方面已基本满足省项目指标。•不同生物质原料会引起不同气化特性，在试验中发现，相同情况下硬木的气化指标要优于软木。•改变燃气流量可以改变燃气热值、气化效率等气化特性。•向炉内加入水蒸气可以在某些方面改善气化。•湿式喷淋净化装置和干式净化装置都可以较好地脱除燃气中的焦油，其中干式净化装置填料棉花是优于海绵的。研究存在的问题•由于毕业设计时间及个人能力有限等原因，试验在很多地方有待改善，体现在以下几个方面：（1）通过热电偶测量炉内温度时存在一定的误差。（2）利用鼓风机鼓入、引风机抽入的空气量存在误差。（3）向炉内通入水蒸气的量存在误差，且通入水蒸气量的对比试验较少。（4）没有利用Chemkin软件对本试验过程模拟，在今后的学习中要加强Chemkin等软件的掌握，对以后的设计有所帮助。ThankYou！