生物质气化特性研究及(火用)分析.pdf

《生物质气化特性研究及(火用)分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第27卷第2期2822011年2月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、r01．27No．2Feb．201l生物质气化特性研究及炯分析张小桃1，黄明华1，王爱军1，张燕1，H．Arellano．Garcia2，GWozny2(1．华北水利水电学院电力学院，郑州450011；2．柏林工业大学过程科学系，柏林10623)摘要：为了提高生物质能的利用效率以及生物质气化合成气的品质，基于AspenPlus模拟平台，以松木、玉米秸秆和木屑为气化原料，对生物质气化特性进行了研究并对气化过程进行了

2、炯分析。计算了空燃比为0．7～2．3、生物质含水率为30％条件下的气化炉运行温度、合成气低位热值和炯效率等主要气化过程性能指标，并通过提高气化剂温度、干燥生物质原料等方法对生物质气化过程进行了优化分析。结果表明，生物质种类及其含水率对气化过程性能有较大的影响；降低生物质含水率、提高气化剂温度有利于提高气化过程的炯效率和合成气低位热值。关键词：生物质，气化，优化，炯效率doi：10．39698．issn．1002—6819．2011．02．048中图分类号：TK6文献标志码：A文章编号：1002—681

3、9(2011)一02—0282—05张小桃，黄明华，王爱军，等．生物质气化特性研究及炯分析[J]．农业工程学报，2011，27(2)：282--286．ZhangXiaotao，HuangMinghua,WangAijlln，eta1．Characteristicsofbiomassgasificationandexergyanalysis[J]．TransactionsoftheCSAE，201l，27(2)：282--286．(inChinesewithEnglishabstract)0引言生物质

4、气化可将低品位的固体生物质原料转化为高品位的洁净气体燃料，代替化石燃料用于发电、供热，或作为生产化工产品的原料【l】。PtasinskiKJ等[21研究了有机污泥的气化，指出气化炉是整个气化工艺效率最低的操作单元，生物质气化技术推广的关键是气化炉的高效运行和商业化。RodriguesM等131分析了常压气化炉产生的低热值气体的主要应用技术。PtasinskiKJ等【4】通过比较不同生物质燃料气化过程，分析了气化炯效率。张巍巍和陈汉平等【5刮基于AspenPlus软件模拟平台对生物质气化过程进行模拟计算

5、，气化模型能准确地模拟实际气化过程，具有较好的可靠性和适用性。利用焖分析方法对气化过程进行分析和过程优化研究，目前此方面的研究并不多。通过生物质气化特性研究和炯分析可以得到不同运行工况下气化炉的最佳运行条件；可以通过干燥生物质17J和提高气化剂温度，优化气化过程，提高气化过程的娴效率以及合成气的品质。本研究工作拟为生物质能的开发利用以及提高合成气的品质提供理论依据。1气化炉模型及气化过程焖效率1．1气化模型的建立鉴于生物质气化研究中涉及大量横跨动力过程和化收稿日期：2010-09．24修订日期：201

6、1．．01-10基金项目：郑州市科技发展计划(074SCCG32108．5)；河南省教育厅自然科学研究计划项目(2011A520028)作者简介：张小桃(1967一)。女，河南省温县人，副教授．博士，主要从事能源开发与利用研究。郑州华北水利水电学院，450011．Entail：zxt@ncwu．edu．en工过程的特殊设备，本文选择ASPEN流程模拟软件对生物质气化过程进行了数值模拟。用到的主要反应模块为RYield和RGibbs[8-91，气化模型如图1所示。气化炉压力为O．1MPa，空气温度为25

7、℃，气化炉出口合成气成分以及运行温度随着气化炉入口空燃比(空气质量与生物质燃料质量比)的变化而变化。图1生物质气化过程模型简图Fig．1Simplifiedmodelschemeofbiomassgasificationprocess1．2气化过程炯分析及其性能指标炯方法是以热力学第一、第二定律为基础的做功能力法，它从能量利用的数量和质量2个方面来评价能量转化过程‘10】。图2为生物质气化过程的炯流图。乍物质堋有效利用的j霜．气化空气媚炉各项娴损失。，图2气化过程物质及堋流图Fig．2Exergyfl

8、owgraphofgasificationprocess第2期张小桃等：生物质气化特性研究及炯分析283输入气化炉的物质包括生物质和空气，输出为合成气、灰分和焦油。输入气化炉的炯包括生物质的炯和空气的炯，输出包括合成气炯，未完全气化的焦油烟、灰分煳以及不可逆过程的娴。当只考虑合成气的开发利用时，即气化炉的主要产品是合成气时，合成气的炯为有效利用的炯，气化炉炯效率的计算公式为F，．、玎一=—_=型兰L一×100％(1)。“E眦㈣+E心式中，‰为气化炉炯效率