新型生物质成型燃料热解气化装置结构及锅炉输出特性研究

发布时间：2020-07-24 22:32

【摘要】：目前大型供热或供蒸汽用的生物质锅炉系统需要将生物质成型燃料先进行气化,转变为可燃气后再进行燃烧,因此对与锅炉匹配的热解气化装置的结构、气化性能及锅炉燃烧的烟气处理进行研究,具有重要意义。本文以供蒸汽量为8t/h的锅炉系统匹配的生物质成型燃料热解气化装置为研究对象,该装置将进料、热解气化、产出的可燃气与二次风混合区域设置在三个独立区域,避免了传统固定床气化装置气化室内出现局部高温的现象,并且实现了自动进料及排灰。对该装置的最大及最小进料量工况的输出功率进行测试,得出该热解气化装置中对燃料所含热值的利用率为90%左右,生物质成型燃料的碳转化率达到88%左右。对热解气化产出的可燃气组分进行了测定,得出热解气化过程以空气-水蒸气为气化剂,使热解气化产出的可燃气中氢气含量达到15.27%~17.43%。气化室下部的料排采用独特的具有圆弧状气流流道结构的设计,使气流流经时产生左、中、右三向的出风方式,对燃料颗粒造成扰动,避免了燃料在料排上的堆积,有利于生物质燃料气化反应的进行。对气化剂在该区域的流动进行仿真,得出气化剂以三向出风方式进入气化区域时,相比传统垂直出风进入气化区域时速度更高且分布更均匀。随后对燃料的热解气化过程进行数值模拟分析,得出了不同气化参数条件下的可燃气组分、热值及碳转化率,得出在该气化装置内空气当量比为0.25,水蒸气与生物质质量比为0.2时的气化效果较为理想。对实际运行工况下锅炉内的燃烧进行仿真,并分析了在气化装置出口部分,即锅炉燃烧器部位加装旋流片对炉内燃烧反应的影响,得出旋流片具有促进可燃气在炉膛内燃烧的效果。最后对该锅炉系统的烟气,采用选择性非催化还原技术(SNCR)方法进行氮氧化物脱除,并经过实验测试对不同质量浓度、不同还原剂喷入点温度与氨氮比的条件下的脱硝效率进行了对比,得出在脱硝过程中,质量浓度为15%的尿素溶液在氨氮比为2左右,喷入炉内温度900℃左右的条件下,脱硝效率达到84%左右,可满足锅炉烟气排放国家标准要求。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK6
【图文】：

二氧化碳排放量,替代能源

第一章绪论课题的研究背景及意义能源是社会发展及生存的物质基础。目前世界能源消耗仍以石油、煤炭及天然再生能源为主。大量消耗及不断开采传统化石燃料，对生态、环境造成了破坏并导致温室气体的含量在大气中的浓度不断提升，对全球变暖及气候的变化有，因此，对可再生替代能源进行研究对于构建可持续发展社会具有深刻意义。石油等化石燃料的大量消耗和不断开采，对生态、环境均造成了严重的污染。的燃烧也导致大气中温室气体浓度不断的提升，是全球变暖及气候变化的主要；化石燃料消耗量的持续增长也导致全球范围内，与能源利用相关的粉尘、NCO2 及 SO2 排放量不断的增加。故寻求并发展可再生替代能源成为推动社会展的必然需求[1-3]。

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传统生物质能应用方式中，层燃方式的热效率低，且烟气污染严重。传统固定床气化装置烟气排放超标，热解气化过程产生大量灰渣，难以实现连续稳定的运行，因而无法适配大型锅炉系统。本文研究的新型生物质成型燃料热解气化装置与传统生物质气化装置相比，结构上进行了改进，将气化装置内的进料区域与气化区域分隔开，提升了气化装置内气化反应的进行程度，生物质燃料气化过程较为复杂，对其气化场所及气化过程的研究具有重要意义。2.1 新型生物质成型燃料热解气化装置的结构本文所研究的热解气化装置，主要与工业供热供蒸汽用锅炉系统进行适配，气化产气量大，采用模块化设计，能够与不同热负荷，如供蒸汽量为 8t/h 的锅炉系统进行匹配。生物质成型燃料热解气化利用的工艺流程如图 2-1 所示，燃料在进料机作用下进入到气化装置内，发生热化学转化，燃料经过气化反应产出的可燃气送入到锅炉系统内进行燃烧，进行工业供热或供蒸汽。

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图 2-2 传统生物质气化装置示意图解气化装置是一种新型经过结构改进的设备，为满足燃进生物质成型燃料的高效热解气化，从结构上将气化装，分别为，生物质成型燃料的进料室，燃料的热解气化。

【参考文献】