生物質(zhì)雙流化床氣化的實驗研究與理論模型建立.pdf

1、生物質(zhì)能可再生、污染小,是21世紀為人們所關注的新能源中的一種重要形式,生物質(zhì)氣化發(fā)電技術是生物質(zhì)能利用的常用技術之一。流化床氣化技術尤其是雙流化床氣化技術適用于較大規(guī)模的氣化項目,是生物質(zhì)氣化發(fā)電項目推廣中關鍵的技術支持。本文通過生物質(zhì)流化床蒸汽氣化的實驗研究和雙流化床氣化模型的建立,提出了一種適用于氣化發(fā)電項目的新型雙床氣化系統(tǒng)。
　　首先,建立了單流化床氣化爐實驗臺,通過實驗研究,考察了不同工況條件下的氣化效果。在以橄欖石為

2、床料,氣化溫度為800℃,S/B(Steam/Biomass,質(zhì)量流量比)為0.9時,實驗可以得到含氫量34vol％的中熱值氣體,并且焦油含量低于20g/Nm3。結果顯示,在實驗范圍內(nèi),產(chǎn)氣質(zhì)量(包括氫氣含量、氣化效率、焦油去除量等)與溫度、S/B呈正相關,建議最佳S/B為0.9~1.0;產(chǎn)氣質(zhì)量與流化數(shù)呈負相關,建議流化數(shù)不超過1.4;相比石英砂、白云石,橄欖石因兼具催化性和耐磨性而更適用于流化床氣化爐。
　　利用熱化學平衡原理

3、,引入預設余焦量的方法,通過Newton–Raphson迭代法建立了雙流化床氣化初級模型,模擬結果與其他研究者使用Aspen Plus建立的模型模擬結果相符,但與多數(shù)實驗研究結果不符,模型需進一步優(yōu)化。
　　基于質(zhì)量平衡、化學反應平衡,并結合實驗數(shù)據(jù),使用溫度與碳轉化率擬合公式,創(chuàng)新性地引入了平衡常數(shù)修正因數(shù)λ1、λ2及碳平衡和氫平衡的修正因數(shù)λ3、λ4,建立了單流化床氣化優(yōu)化模型,該模型模擬得到的結果與本文實驗結果有很高的符合度

4、。
　　利用上述優(yōu)化方案對雙床氣化初級模型進行了優(yōu)化,得到的優(yōu)化雙床氣化模型可以預測特定雙流化床氣化系統(tǒng)的氣化工況。利用實驗結果,通過優(yōu)化雙床氣化模型,確定了6MW氣化發(fā)電系統(tǒng)生物質(zhì)雙流化床氣化爐設計方案:氣化溫度818℃,S/B=0.9,水蒸氣進口溫度為500℃,氣化爐流速0.74m/s,床料循環(huán)倍率25.4。在此條件下,可以獲得熱值為11.7MJ/ Nm3,含氫量38.5vol%的產(chǎn)氣,氣化效率高于50%。并以此為基礎,設計了