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时间:2018-08-06
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1、生物质循环流化床气化净化系统的应用摘要:介绍了生物质循环流化床气化的实验系统、实验方法和结果分析。关键词:循环流化床;气化;生物质ExperimentonBiomassGasificationinCirculatingFluidizedBedMAWen-chao,HUYan-jun,LIUFang-jin,CHENGuan-yi(InstituteofBioenergyandWastesTreatment,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Theexperimentalsystem,experim
2、entalmethodandresultanalysisofbiomassgasificationinacirculatingfluidizedbedareintroduced.Keywords:circulatingfluidizedbed;gasification;biomass。生物质是一种新型、清洁的可再生资源[1、2],与其他可再生能源相比,生物质资源量大且分布广[3],处理技术简单,应用范围广。因此,在众多的可再生能源中,生物质因产量丰富、易于利用、温室气体减排效果好而受到世界各国的重视[4]。。该技术采用空气预热式循环流化床作为燃气生成和空气
3、预热系统,由旋风分离器、文丘里管和水洗塔构成燃气净化系统,还具有污水处理池等污水处理及循环系统,具有适用性广,技术性能高的特点,它可以单独或同时处理几种废料,包括木屑、谷壳、秸秆或甘蔗渣等,日处理废料量可以从10吨到200吨,所产生的燃气可发电几百kW到几千kW,而且耗水量低,热效率高(大于16%) 传统处理生物质的方法是在燃烧炉里直接燃烧,利用效率低,造成生物质能的巨大浪费。现代的处理方法能克服上述不足,具体方法有:直燃生物质进行热电联产,热化学转化方法制取燃气,生物化学法制取气体、液体燃料等[6~10]。 气化作为一种热化学转化技术,因其具有如
4、下优点而引起广泛关注:对原料的种类及颗粒大小没有严格要求,合成气应用广泛,相比于热解污染问题较小。此外,IEA(国际能源署)可再生能源研究中心的报告[11]和McGowin等人[2]的研究表明:气化技术用于热电联产,与生物质直燃技术以及其他发电方式(包括天然气联合循环)的造价几乎相同。Krigmont[13]预言气化将应用于处理固体废弃物领域,使其转化成有用的燃料以解决严重的环境问题。但气化技术尚存在很多问题:产气过程不稳定、燃料适应性较差、大规模推广困难、燃气质量差等。 虽然循环流化床技术在过去的20年中被广泛应用于煤燃烧和石油工业,并取得巨大成功,
5、但在生物质气化方面的应用较少[14]。考虑到循环流化床技术的特点,生物质循环流化床气化有如下特性:可使用多种生物质原料,易扩大规模,可应用于现有的发电站,造价低[15]。然而其技术不确定性很高,设计一种新的气化发生器的难度也很大。 本文将介绍天津大学的生物质循环流化床气化实验系统,该装置旨在制取高品位燃气的同时,降低焦油及颗粒物含量,减少气化过程污染物的排放,提高产气率,且不影响制取气体的热值[16]。此外,还将获取循环流化床气化系统的运行经验,控制其稳定运行,使气体组成及产气量波动小。1实验系统及方法 ①实验系统 实验系统采用的是循环流化床气
6、化系统,见图1。系统由两级给料装置、流化床主体(气化炉)、旋风分离器、返料器、氢气发生器、空气预热器和辅助设备组成。辅助设备包括点火装置、燃气净化装置、燃气采样装置和烟囱,以及计算机自动采集系统。主体床高为6000mm,内径为125mm,通过热功率为150kW的圆柱型电加热器调节床温。松树的锯屑作为气化物质,其工业分析和元素分析见表1。 表1松树锯屑成分分析Tab.1Compositionanalysisofpinefiling工业分析固定碳/%16.35挥发分/%70.55水分/%12.27灰分/%O.8元素分析碳质量分数/%47.67氧质量分数/%43
7、.94氢质量分数/%5.86氮质量分数/%1.50硫质量分数/%0.09氯质量分数/%0.11灰分/%O.83高热值/(MJ·kg-1)18.10 生物质通过两级螺旋给料器进入炉膛。系统运行时,高温燃气中的粗糙小颗粒在炉膛出口处被旋风分离器迅速分离,通过返料器循环回到炉膛底部。与炉膛底部相连接的空气预热器加热送向炉底的空气,使得炉体的温度稳定在需要工况。在辅助设备中设有燃气采样装置,通过测试污染物的排放量来分析可燃气体的燃烧特性;采样装置设在气体过滤器出口侧,以便分析产生气体的组成。环绕炉体安装18kW的电预热器,加热炉膛使其达到预定温度。在循环流化床
8、气化系统中,除了下游装置,其他设备都覆盖隔热保温板,以减少热量损失
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