生物质双流化床气化的实验研究与理论模型建立

发布时间：2020-07-24 12:57

【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。
【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
【图文】：

分类图,生物质能,利用技术,分类图

对于保护环境、可持续发展有着特别重要的意义。而生气化技术尽管在商业应用方面还不成熟，但它是目前最有希望推进电产业发展的关键技术，因此深入研究生物质双流化床气化技术及流化床气化系统在国家的新能源利用层面有着重要的实际工程意义课题以无锡国联华光电站工程有限公司的“流化床气化、燃气--蒸汽系统（BIGCC）”企业项目为依托，开展生物质双流化床气化的实模型建立，并设计 6MW 生物质气化发电系统的双流化床气化系统物质气化技术气化用生物质种类谓生物质，是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有物、动物及有机物。生物质能即为蕴藏于生物质的能量。图 1-1 列源的主要利用途径。

类型,气化炉

气化炉类型Fig.1-2Typesofgasifiers

气化炉,上吸式气化炉,下吸式气化炉,生物质

- 6 -图 1-3 常见气化炉结构及工作原理Fig.1-3 Structures and operating principles of common gasifiers按气流运动方向不同，固定床气化炉可分为下吸式气化炉、上吸式气化炉、横吸式气化炉及开心式气化炉。下吸式气化炉中是气体及生物质混合向下流动。上吸式气化炉中气体与生物质运动方向相反。横吸式气化炉中气体从气化炉横向一侧进入，产气则从另一侧

【参考文献】