林业废弃物氧气-水蒸气气化的Aspen Plus模拟

基于Aspen Plus软件对林业废弃物氧气-水蒸气气化进行模拟计算,并对比模拟结果与试验结果以验证模型的可靠性,研究了气化温度、气化压力、当量比及水蒸气与废弃物的质量配比(S/F)对气化特性的影响.结果表明:随着温度升高气体产物中H2和CO含量增加,同时气化效率也相应增加,800℃时气化效率达到最高值为87.38%;压力增大时气体产物中H2,CO含量减少,但干气体产物的CH4含量及气体热值迅速增大;气化的最佳当量比约为0.22,过高或过低均会导致可燃组分和气化效率的下降;S/F增大时,气体产物中CO2,H2含量增多,CO含量减少,当S/F≥0.5时气化效率达到最大值并保持不变.     

石灰石在煤水蒸气气化中的催化作用

本文采用高温高压差热结合气相色谱分析技术在太原东山瘦煤中通过添加四种不同地区石灰石研究它在煤水蒸气气化过程中的催化作用。结果表明：四种石灰石对煤水蒸气气化具有一定的催化活性；其催化能力的大小同Ｃａ／Ｓ比无确定关系；石灰石经ＮａＣｌ溶液或Ｎａ２ＣＯ３溶液浸泡后有助于其催化性能的提高     

气化参数对固定床煤高温空气气化的影响

在内径为0.2 m的固定床气化炉试验装置上进行了煤高温空气气化试验研究,考察了气化实际供给的空气量与煤完全燃烧理论所需的空气量之比(α)、气化消耗的蒸汽的物质的量与煤中碳的物质的量之比(ns/nc)、空气预热温度等工艺参数对高温空气/蒸汽作为气化剂的煤气化指标的影响.结果表明,α和ns/nc对气化指标的影响本质上是通过改变气化温度来实现的;α和ns/nc的最佳值分别为0.23~0.25和0.37~0.45;在工艺条件允许的范围内,空气预热温度越高对气化过程越有利.     

中国典型煤种煤焦水蒸气气化反应特性研究

研究了5种典型煤种在1 100～1 400 ℃范围内的煤焦水蒸气气化反应特性,并利用未反应碳缩合模型进行数值模拟.实验与计算结果表明,在煤焦水蒸气气化反应过程中,随着温度的升高,气化反应控制步骤逐渐由化学反应动力学控制过渡到扩散控制;在高温条件下,高灰熔点煤与低灰熔点煤的气化反应特性有所不同,这与高温下低灰熔点煤灰发生熔融、灰层阻力增大有关.未反应碳缩核模型的计算值与实验值吻合较好.     

阔叶材木炭水蒸气活化的最佳工艺条件的研究

<正>试验表明:水蒸气用量的变化对活性炭的亚甲蓝脱色力的影响特别显著;活化温度和活化时间有显著影响;所有这些条件对活性炭的得率都有特别显著的影响。市售阔叶材木炭制取脱色力较高的活性炭(0.15％亚甲蓝溶液170ml/g)的最佳条件为:水蒸气用量1:1.31——干炭(g):水(ml);活化温度900℃;活化时间4h;活性炭得率为15.1％。从市售阔叶材木炭制取得率较高(达44.2％)的亚甲蓝脱色力为110ml/g的活性炭可用水蒸气(1:0.87)在850℃活化2h。     

基于铁基载氧体的稻秆水蒸气气化特性

在固定床管式炉中以氩气为介质,在添加水蒸气的条件下,对稻秆常规气化和化学链气化过程进行了研究,并对比了分析纯Fe2O3与赤铁矿的循环特性。研究结果表明:常规气化或者无水蒸气条件下的化学链气化效率均不高,水蒸气和氧载体的联合对气化过程存在显著的促进作用,二者的共同作用可以显著提高H2的产气率,碳转化率和气化效率均能达到80%左右;在温度为850℃,水蒸气泵转速为1. 2 r/min以及Fe2O3/C的摩尔比为0. 25时,产气率、气化效率和碳转化率达到较佳平衡;温度的提高可以促进气化反应,但容易导致氧载体失活; Fe2O3氧载体在气化过程中主要转化为Fe3O4,在多次循环反应后,氧载体的反应性能下降;与纯Fe2O3相比,赤铁矿在循环气化过程中表现为较好的稳定性。     

玉米秆成型燃料氧气-水蒸气气化试验研究

利用小型层式下吸式固定床反应器研究了玉米秆成型颗粒燃料在氧气-水蒸气气氛中的气化反应,通过在线测量温度和气体产物组分变化,分析了在固定当量比下玉米秆颗粒燃料氧气-水蒸气的固定床气化反应机理.本次试验测定的玉米秆颗粒燃料在0.3当量比下利用纯氧气化的气体产物中氢气含量为19.39％,远小于流化床富氧气化传统文献报道值.通...     

几种医疗垃圾高温水蒸汽气化模拟研究

针对乳胶手套、棉花和输液器三种典型有机医疗废物,以高温水蒸气作为气化剂;基于吉布斯自由能最小化原理,对三种医疗废物高温水蒸气气化的热力学问题进行模拟研究。探讨原料种类、气化温度和水蒸气通入量等影响因素,对合成气组分、产气量和产气低位热值等评价指标的影响规律。模拟结果表明:在同一工况下,原料中的氢、氧含量决定合成气中的氢气与碳氧化物的产量;反应温度与水蒸气-医疗垃圾质量比(S/W)可改变合成气各产气组分及低位热值,得出最佳反应温度为800℃、S/W为2.0。     

煤与生物质流化床水蒸气共气化

采用单一流化床二步气化方法,以煤作为热载体与发热体,水蒸气作为气化剂,在流化床试验装置上进行生物质(稻壳和木屑)气化的试验研究,考察反应温度(t)、水蒸气与生物质的质量比对燃气组分、氢产率和潜在氢产率的影响。实验结果表明,随着反应温度的升高,H2浓度、氢产率和潜在氢产率都不断增加,而H2与CO体积比逐渐减小;随着水蒸气与生物质的质量比的增大,H2浓度、H2与CO体积比、氢产率和潜在氢产率均不断增加,而CO与CO2体积比呈减小趋势。生产氢的最佳条件:t=1 025℃、水蒸气与生物质质量比为2。在最佳条件下,进一步研究了生物质种类对氢产率的影响。木屑气化制氢优于稻壳气化制氢,木屑气化所获得的氢产率(61.7g H2/kg)约为稻壳气化所获得氢产率(53.4 g H2/kg)的1.2倍。     

炭化型煤的水蒸气气化特性及动力学

以褐煤等粉煤为原料,采用冷压成型和低温炭化工艺,研制出高热稳定性的气化用炭化型煤。在固定床气化装置中,研究了炭化型煤的水蒸气气化特性和动力学。研究表明,气化温度从880℃提高到1 000℃,碳转化率达到85%的时间从40~50min缩短至20min以内;反应进行5~8min时,炭化型煤气化反应速率达到最大值;气化温度为880℃时,反应全程处在化学反应控制区;气化温度为920℃、960℃和1 000℃时,反应过程由化学控制区向内扩散控制区转移,转移的拐点在碳转化率为90%~95%之间出现。炭化型煤气化动力学可用二维扩散模式的缩核模型描述,在化学反应控制区,表观活化能为93.83~104.11kJ/mol,表观活化能与指前因子存在动力学补偿效应;在内扩散控制区,表观活化能为76.45~87.05kJ/mol。     

高温过热蒸汽干燥处理对木地板尺寸稳定性的影响

以日本柳杉(Cryptomeria japonicaD.Don)为试材,经温度为140,160,180℃,相对湿度均为100%的过热蒸汽处理及干燥后制成木地板,对其吸湿解吸特性及化学成分进行分析,考查在潮湿或干燥的自然环境使用中的尺寸稳定性.研究结果表明:经高温过热蒸汽干燥处理后的木地板尺寸稳定性得到了改善.     

生物质高温蒸汽气化制备富氢气体实验平台的设计

指出采用高温蒸汽进行生物质气化的优势,建立了生物质高温蒸汽气化制备富氢气体实验平台,包括高温蒸汽发生系统、下吸式气化炉、气体净化系统、样气采集系统和控制系统五部分。介绍了该实验平台运行的工作原理,以木屑为原料对实验平台进行了调试。结果表明:反应温度为945℃时,实验产生气体中H2含量达到48%,气体热值为11.7 MJ/m3;并可稳定连续燃烧,基本达到设计要求。     

汽轮机高温螺栓断裂失效分析

断裂螺栓晶粒粗大,有严重的混晶现象,碳化物及其他夹杂物在晶界呈链状或团状析出,使晶界脆化、晶界结合力下降而产生沿晶裂纹,导致螺栓发生沿晶脆性断裂。另外,螺栓在检修中出现表面损伤或受较大的预紧力也是螺栓断裂的另一原因。通过对某火力发电厂汽轮机高温螺栓失效分析,认为高温螺栓断裂机理以蠕变断裂为主;根据螺栓更换及判废标准,对现行的螺栓监督检验方法的有效性进行分析。     

两级压缩高温热泵木材干燥的研究

研制出可以实现单级、双级两级压缩的木材高温热泵干燥试验装置,介绍了两级压缩木材高温热泵干燥试验装置的设备组成及工作原理,用马尾松进行了木材干燥试验.结果表明:该试验装置的节能效果显著,平均能量回收率可达28%以上;采用该装置进行的木材干燥过程中的含水率、温度、湿度变化与常规干燥趋势一致.     

低灰熔点煤的高温气化反应性能

在常压、温度为800～1400℃范围内，以二氧化碳为气化剂，研究了我国神府、后布连、东胜3种煤焦的高温气化反应特性。结果表明：气化反应速率与温度的关系可以分成3个区域，低温区为反应动力学控制区，反应速率符合Arrhenius方程；中温区为内扩散严重影响区，其表观活化能约为反应动力学控制区活化能的一半；而在气化温度高于1150℃的高温区，同一温度下随碳转化率的提高气化速率的差异逐渐加大，活化能下降，反应速率随气化温度的增加反而降低。     

加氢热解煤焦的二氧化碳和水蒸气气化特性

采用热重分析仪研究了云南玉溪煤和新疆准东煤的加氢热解煤焦二氧化碳气化反应性,考察了成焦压力、停留时间及气氛对煤焦气化反应性的影响,并利用均相模型计算了各煤焦的非等温气化动力学参数。采用实验室固定床反应器,研究了上述两种煤加氢热解煤焦的水蒸气气化特性,考察了成焦气氛对煤焦气化速率和气体产物组成的影响。热重气化实验表明,准东煤焦的气化反应性明显好于玉溪煤焦,前者的反应活化能远小于后者的反应活化能;无论哪种煤,加氢热解煤焦的气化反应性随加氢过程碳转化率的增大呈下降趋势;在相近的碳转化率下,加氢热解煤焦的气化反应性明显好于氮气气氛热解所得煤焦。在水蒸气气化的情况下,准东煤焦的气化反应性同样好于玉溪煤焦。总体上准东加氢热解煤焦的产氢率相比氮气气氛热解所得煤焦有所增加,不过对于这两种煤焦,随着气化温度提高,H2与CO的物质的量之比均逐渐接近于热力学平衡所得的计算值。     

高温水蒸汽对裂化催化剂重金属污染的钝化

对共Y-15平衡剂进行了模拟工业条件下的不同温度、压力和时间的水蒸汽钝化处理,考察了其钝化效果,并与锑钝化剂的钝化性能作了比较。结果表明:经高温水蒸汽钝化后,氢产率、焦炭产率明显降低;汽油产率有所提高,微活性指数下降缓慢,其钝化效果无论是从活性还是选择性上都优于锑钝化剂。平衡剂经一定条件的水蒸汽处理后,可有效地抑制沉积在催化剂上的金属Ni的脱氢生焦性能,而本身活性不至于有明显改变。     

高温干燥对杨木主要力学性能的影响

探讨了高温干燥对木材抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和横纹抗压强度的影响,结果表明,木材经高温干燥后的顺纹抗夺强度和横纹抗压强度大于气干材。木材的变形随干燥温度的增加而减小,强度随干燥温度的增加而增加。     

不同木材种类炭化率的研究

根据木材本身的材性缺陷和木材加工厂的废料存量情况,选择了岑树、山毛榉、花旗松、橡木、白杨和云杉作为研究对象,研究了这些木材在实验室热解条件下炭产品的生产能力.在390～672 ℃范围内,共做28次分组热解试验,试验时间为2 h,每组10个试件;390～440 ℃范围内,共做8次分组热解试验,试验时间为1 h,每组10个试件.分别测试了试件在热解试验前后的质量损失和体积的变化,特别是试件在热解实验后的炭化率.结果表明:所有树种的试件在500℃时完全炭化,试件的相对质量损失约为25%,试件的三维收缩约为30%(T)、25%(R)、20%(L).不同树种试件的炭化率是相同的,木材的炭化率和树种无关,木材热解炭化后的理论孔隙率经验公式为ε=100-30ρ01,通过此公式可研究木材的初始干燥密度预测其生产炭产品的性能.