生物質(zhì)雙流化床氣化的實(shí)驗(yàn)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(jì)為人們所關(guān)注的新能源中的一種重要形式,生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是生物質(zhì)能利用的常用技術(shù)之一。流化床氣化技術(shù)尤其是雙流化床氣化技術(shù)適用于較大規(guī)模的氣化項(xiàng)目,是生物質(zhì)氣化發(fā)電項(xiàng)目推廣中關(guān)鍵的技術(shù)支持。本文通過(guò)生物質(zhì)流化床蒸汽氣化的實(shí)驗(yàn)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(xiàng)目的新型雙床氣化系統(tǒng)。
　　首先,建立了單流化床氣化爐實(shí)驗(yàn)臺(tái),通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(shí),實(shí)驗(yàn)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(jié)果顯示,在實(shí)驗(yàn)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(guān),建議最佳S/B為0.9~1.0;產(chǎn)氣質(zhì)量與流化數(shù)呈負(fù)相關(guān),建議流化數(shù)不超過(guò)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(xué)平衡原理

3、,引入預(yù)設(shè)余焦量的方法,通過(guò)Newton–Raphson迭代法建立了雙流化床氣化初級(jí)模型,模擬結(jié)果與其他研究者使用Aspen Plus建立的模型模擬結(jié)果相符,但與多數(shù)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果不符,模型需進(jìn)一步優(yōu)化。
　　基于質(zhì)量平衡、化學(xué)反應(yīng)平衡,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),使用溫度與碳轉(zhuǎn)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(jié)果與本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很高的符合度

4、。
　　利用上述優(yōu)化方案對(duì)雙床氣化初級(jí)模型進(jìn)行了優(yōu)化,得到的優(yōu)化雙床氣化模型可以預(yù)測(cè)特定雙流化床氣化系統(tǒng)的氣化工況。利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果,通過(guò)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(shè)計(jì)方案:氣化溫度818℃,S/B=0.9,水蒸氣進(jìn)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(chǔ),設(shè)計(jì)了