生活垃圾气化焦油非原位裂解实验研究

通过水平固定床气化炉,模拟生活垃圾气化焦油非原位裂解过程,旨在研究设备运行工况对焦油裂解的影响。结果表明:反应温度是影响生活垃圾气化焦油二次裂解的主要因素,反应温度的升高促进了焦油的裂解转化,焦油转化率由500℃工况下的37.06%升高到了900℃时的82.47%,与此同时焦油三相裂解产物中的固相炭黑随着反应温度的升高产率增加;水蒸气的加入通过消耗焦油裂解副产物固相炭黑从而导致气相产物的增加,同时促进焦油重组反应,且存在最佳水蒸气注入浓度9 vol% N_2,此时焦油转化率为95.91%。     

污泥热解残渣水蒸气气化制取富氢燃气

采用固定床反应器,进行了污泥热解残渣水蒸气气化制取富氢燃气的研究。考察了反应温度、固相停留时间、水蒸气流量及催化剂对气化效果及气体产物组成的影响。结果表明:随着反应温度的升高,气体产率由0.096 7 m3/kg逐渐增加到0.460 0 m3/kg,燃气中H2含量由17.87%逐渐增加到52.44%;在最佳固相停留时间为15min时,气体产率达到0.540 m3/kg;最佳水蒸气流量为1.19 g/min,此时产气量达到最大值0.61 m3/kg,H2含量为64.7%;添加催化剂有利于气体中H2含量的提高。     

生物质回转窑水蒸气气化制富氢气体试验研究

为充分回收高温炉渣颗粒的余热,设计了回转窑热解反应装置。为验证此装置的可行性,对生物质气化制氢进行了试验研究,并对影响气化性能的主要因素,如气化温度(650~950℃)和水蒸气/生物质当量比S/B(0~3.0)进行了研究。结果表明:温度是影响生物质气化反应的主要因素,高温可以降低焦油和焦炭产率,提高气体产量,增加燃气中氢气含量;水蒸气的加入,有利于焦油和低分子碳氢化合物的气化重整以及焦炭的反应,降低焦油产量,提高气体产量,增加燃气中氢气含量,但是过量的水蒸气会导致反应器内温度下降,不利于反应进行。当S/B为2.20时,气化燃气中氢气含量达到最大值53.6%。     

城市生活垃圾气化产气特性实验研究

在氮气、空气和富氧三种气氛条件下对城市生活垃圾气化过程进行实验研究,考察了温度、升温速率及反应气氛对城市生活垃圾气化的影响。总结出了城市生活垃圾气化过程中产生的CO,H2,CH4,CO2四种主要气体产物的体积分数在250～950℃的变化规律。氮气气氛下,在250～500℃的低温区段,CO气体的体积分数随升温速率的升高而降低;在500～950℃的高温区段,CO气体的体积分数随升温速率的升高而增加。H2在500℃之后才开始产生,其体积分数在500～950℃随升温速率的升高而增加。CO,H2,CH4三种气体在各个温度点处的体积分数都随气氛中氧气体积分数的增加而降低,而CO2气体在各个温度点处的体积分数则随气氛中氧气体积分数的增加而升高。     

垃圾循环流化床低温气化试验研究及模拟

在一台自行研制的循环流化床气化炉上进行了模拟城市生活垃圾低温气化试验.结果表明,随气化温度升高,气化气体低位热值明显增高,可燃组分含量也随之增大,尤其是当气化温度从500℃升高到600℃时,气化气体中CO、H2和CH4含量显著增加;随着过量空气系数的增大,气化气体中可燃组分含量和气化气体低位热值均减小;垃圾中适当保持一定水分含量有利于提高其气化气体中可燃组分含苗和气化气体低位热值.同时采用ASPENPLUS软件建立了垃圾流化床气化模型,通过改变气化温度、过量空气系数和垃圾全水分含量进行模拟计算,结果显示,各工况下生成气化气体低位热值的模拟值和试验值符合较好,证明该模型可用于城市生活垃圾气化特性的预涮和分析.     

生物质催化热解气化热重分析研究

采用热重分析与气相色谱分析(TG-GC)相结合的方法,开展了以麦秸为主要研究对象的生物质催化热解气化实验研究,探讨了以NiO和CaO为催化剂,水蒸气气氛下的麦秸挥发分析出特性、半焦的气化特性、气化反应动力学特性以及催化剂对麦秸气化产物的影响.实验结果表明麦秸水蒸气气氛下的反应活性明显提高,气化反应过程中热解阶段视为一级反应,半焦气化视为缩核反应.非催化条件下麦秸的半焦气化在800℃以上才进行,添加NiO与CaO均促进了麦秸与水蒸气的气化反应,提高了气化过程的碳转化率和反应速率,但二者对半焦气化的促进机理以及气体产物的催化选择性有明显差异.添加NiO时H2产率最大,达到34mol/kg麦秸,且使气化反应温度明显降低.添加CaO不仅促进了H2和CO的生成,而且CH4产率也明显提高,表明CaO更有利于大分子碳氢化合物的裂解.     

催化剂对稻壳水蒸气气化特性和焦油转化的影响

使用白云石、橄榄石、菱镁矿作为催化剂,在自行搭建的小型固定床气化炉试验台上对稻壳进行高温水蒸气催化气化和焦油转化实验,研究了气化温度、催化剂种类、镍负载、表观停留时间等因素对稻壳水蒸气气化半焦产率、焦油产率、气体产率以及气体组分的影响。试验结果表明,白云石、橄榄石、菱镁矿都对焦油有一定催化裂解效果,白云石的催化活性高于橄榄石和菱镁矿。使用浸渍法将助剂Ni负载于催化剂,白云石和菱镁矿的催化活性得到提升。使用镍负载的白云石进行不同温度的稻壳水蒸气气化试验,燃气在催化剂床层的表观停留时间为10.64 s时,气化温度从600℃升高至800℃,产气率、氢气体积分数分别由600℃的0.44 m~3/kg和44.22%提高到800℃的1.10 m~3/kg和58.0%,焦油产率由600℃的1.63%降低至800℃的0.31%,与无催化剂的气化试验相比,800℃的产气率、氢气体积分数分别增加了0.26 m~3/kg和31.3%,800℃下焦油脱除率为88.04%。     

中药渣循环流化床热解气化试验

对含水率为20%的六味地黄丸药渣进行气化试验研究,采用空气预热装置将气化剂空气由常温加热为约200℃的热空气,研究了在两种不同温度的气化剂条件下,空气当量比ER对气化特性的影响,并讨论了水蒸气配比S/B对气化特性的影响。结果表明:随着空气当量比的增加,循环流化床炉内气化温度逐渐升高,燃气热值和燃气中焦油含量均逐渐降低,气化效率则先增大后减小。当气化剂为常温冷空气时,理想空气当量比为0.26~0.30,燃气热值为4 400~5 000 kJ/m3,气化效率为67%~70%;气化剂为200℃热空气时,理想空气当量比为0.24~0.29,燃气热值为4 700~5 700 kJ/m3,气化效率为73%~75%;随着水蒸气配比的增加,炉内温度逐渐降低,焦油含量逐渐升高,燃气热值先增加后减小,当S/B为0.4时,燃气热值可达6 100 kJ/m3。研究结果可为中药渣的资源化处理与利用提供参考。     

松木屑CaO催化加压气化研究

在固定床反应器中,以水蒸气为气化介质,探讨不同Ca O添加量和压力对松木屑气化结果的影响。结果表明Ca O具有CO2吸附和催化焦油裂解双重作用。在800℃、0.5 MPa下,添加一定量Ca O,CO2浓度降幅达到50%以上,H2浓度增加到59.35%,气体热值达到12.97 MJ/m3;在900℃,Ca/C(Ca O所含Ca与松木屑所含碳的物质的量之比)为1.0时焦油有最小值,为2.43 g/m3。此外,增加反应压力,H2和CO2的浓度出现缓慢增加趋势,CO浓度减少,CH4浓度无明显变化,同时气体中焦油含量出现降低趋势,该实验中最低值可达1.99 g/m3。     

木屑水蒸气气化热重分析及合成气释放特性

试验研究了木屑在水蒸气气氛下的热失重行为及气化过程中合成气释放特性。首先采用TG-DTA对木屑样品进行了水蒸气气氛下的热重行为分析,结果表明,木屑气化过程可以分为挥发分释放和半焦气化两个阶段,分别可由二级反应动力学和三维扩散Ginstling-Broushtein方程描述,对应的表观活化能分别为87.014kJ/mol和103.35 kJ/mol。此外,在自制的固定床气化反应装置上,研究了生物质气化过程中挥发分释放和半焦气化阶段合成气释放特性。另外,半焦水蒸气气化阶段对气体中合成气含量和H2/CO起到决定性作用,通过合理调控半焦气化阶段反应条件,可以得到合适化学当量比的生物质合成气。