• 主题
高级搜索  >
历史搜索 清空历史
首页> 中文学位 >生物质流化床气化机理与工业应用研究
【6h】

生物质流化床气化机理与工业应用研究

代理获取
页面导航
  • 目录
  • 摘要
  • 著录项
  • 相似文献
  • 相关主题

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述及选题

第二章生物质在流化床中的流体力学特性研究

第三章生物质流化床气化及焦油催化裂解实验研究

第四章800kWe稻壳气化发电系统运行特性

第五章4MWe生物质气化-蒸汽整体联合循环发电系统

第六章生物质流化床气化人工神经网络模拟

第七章结论及对未来工作建议

附录 个人简历及在学期间的科研成果

致谢

展开▼

摘要

作为生物质热化学转化技术中的一种，生物质气化的目标是尽可能多地得到高品质燃气。在各种气化反应器中，由于流化床具有气固两相接触充分，传热传质强烈，床层温度均匀，易于放大等特性而特别受到重视。生物质流化床气化反应器被认为是最具开发前景的生物质气化反应装置之一。目前，生物质流化床气化主要面临的问题有：燃气中焦油含量偏高且净化困难；燃气热值偏低(特别是空气气化)；仍然缺乏一个系统完整的气化装置放大准则；模型模拟结果与试验结果相差较大等，这些存在的问题直接影响了生物质气化技术的推广和应用。 为此，在国家‘863’基金资助下，围绕生物质流化床气化应用过程中的关键问题，从工程应用角度出发，本文对冷态实验条件下生物质颗粒在流化床中的流体力学特性、实验室规模生物质流化床气化特性、木炭床焦油高温催化裂解特性进行了研究，论文还针对工业规模生物质流化床气化发电系统的运行特性进行了分析，并基于得到的大量实验数据建立了关于生物质流化床气化特性的人工神经网络模型。 通过对冷态实验条件下，多种生物质原料在不同尺寸流化床中的流化特性研究发现：1)纯生物质(如木屑、稻壳)也是可以实现良好流化的。2)不同生物质原料流化特性有着显著区别，木屑的流化质量较好，当气速超过充分流化速度，可以观察到典型的‘鼓泡’流化状态。稻壳的流化质量稍差，比较容易出现‘沟流’现象。3)床层尺寸和料层高度对生物质颗粒的流化也有重要影响。当流化床直径小于l00mm时，‘壁面效应’会比较明显，流化床尺寸增大有利于改善流化质量。料层高度与床径比(H/D)超过3.0，容易出现‘节涌’现象。4)对处于快速流态化下的生物质循环流化床速度分布和空隙率分布的考察表明：在生物质循环流化床中也存在着典型的‘环—核’流动结构。速度在径向呈‘抛物线’型分布，空隙率沿径向分布则比较均匀。改变操作气速和循环流率都对速度分布和空隙率分布有明显影响。5)对生物质颗粒在Loopseal型返料器中的流动特性研究表明：改变提升管的运行风速Ug对循环流率Gs影响不大；通过Loopseal的颗粒循环流率Gs随输送风量Ql和侧吹风量Q2增加而增大；改变侧吹风量Q2对循环流率的影响要比改变Q1的影响大得多。根据王擎实验关联式得到的改进关联式与实验结果吻合较好。 在内径0.3×0.3m实验室规模生物质流化床气化试验台上对木屑的气化特性实验研究表明：气化当量比ER在0.23～0.38之间变化时，气化温度：689～820℃，燃气中焦油含量：34.45～92.47g/Nm3，燃气热值：5650～6765kJ/Nm3，产气率：1.5-2.2Nm3/kg，碳转化率：68.8～96.5％，气化效率：57.9～85.3％。焦油在木炭床中的高温裂解特性研究发现：随着裂解炉温度的升高，焦油裂解率增加，在裂解温度为1050℃时，焦油裂解率可达92％以上。对裂解前后的燃气和焦油成分对比分析发现，裂解后焦油中芳香烃增加而极性物减少；裂解后燃气中H2的含量明显提高，而其它的碳氢化合物CH4,C2H2，C2H4，C2H6的含量均有不同程度的下降。裂解后燃气的热值有所下降，平均降低了20％，但仍保持在5MJ/m3左右，基本可以满足发电及供热对燃气品质的要求。 对某商业运营的800kWe稻壳气化发电站的运行特性研究发现：由于流化速度偏低，在床内密相区物料混合仍然不是很充分，存在局部氧化区和局部热解区，容易出现局部过热而结渣现象。气化温度随着当量比ER增加而近似线性升高。气体热值随着气化温度提高而近似线形降低，而负荷变化对其影响不大。产气率、碳转化率和气化效率则随着当量比和负荷增大而提高。原料中的水分含量对气化系统的运行也有重要影响，当原料的水分高于15％，将导致气化炉的温度剧烈波动。气化后的稻壳灰可作为保温材料、高强度水泥掺合料及钾肥等进一步利用。 对建于江苏省兴化市目前国内规模最大的生物质气化发电项目-4MWe生物质气化-蒸汽整体联合循环发电示范电站的初步测试结果表明，根据我国国情自主开发的生物质气化—内燃机—汽轮机联合循环发电路线是切实可行的。对20MWth生物质CFB气化炉测试结果发现：当气化温度运行在700-800℃之间时，气化炉产生燃气热值达到5680-6218kJ/Nm3。在50％负荷条件下，当ER保持在0.22-0.35范围变化时，最高碳转化率接近90％，气化效率达到80％。和800kWe稻壳气化发电系统相比，流化床气化装置从5MWth放大到20MWth，燃气质量不但没有降低，反而略有提高。对由8300型柴油发电机组改造而成的目前国内最大功率450kWe低热值燃气发电机组测试结果表明，当机组相对负荷维持在0.7-0.9左右时，机组发电效率达到28.8-29.7％，比原来的200kWe发电机组提高16％。 依据人工神经网络原理，基于Matlab神经网络工具箱，结合在实验室规模和工业规模3个不同气化反应装置上得到的103组气化数据，初步建立了描述生物质流化床气化特性的人工神经网络模型。对该模型训练后的泛化(预测)能力考察发现，模型预测结果与试验值吻合良好，从而为生物质流化床气化过程的评价和预测奠定了基础。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱：kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备：11010802029741号 ICP备案号：京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有

  • 客服微信

  • 服务号