生物质气化炉结构设计文献综述

 2023-11-30 11:11

文献综述

(一)现状

我国在1995年建成首台50MW循环流化床锅炉,至2008年300MW循环流化床锅炉已从高压、超高压发展到亚临界。其中,已投入运行的300MW级循环流化床机组达到40余台,正在建设中的300MW等级循环流化床机组有70台左右。此外,世界上单机容量最大的600MW超临界循环流化床机组正在建设。中国科学院广州能源所自“六五”就开始承担与循环流化床生物质气化发电相关的国家研究课题,针对此类课题进行了许多实验研宄,并在2007年成功建造了5.5MW的生物质气化联合循环发电示范电站。山东大学张彤辉等人以循环流化床气化炉为研究对象,釆用了GAMBIT软件建立气化炉二维模型,基于CFD的数值模拟方法,探索循环流化床气化炉内固相颗粒停留时间分布规律以及气固两相流动的宏观特性规律,并且利用循环流化床气化炉实验台研究了含水率20%的药澄的气化特性。天津大学尹晓猫以循环流化床为实验平台,稻壳为原料,探讨了循环流化床的流化特性,以及空气当量比和气化温度对燃气成分的影响。郭东彦等探讨了循环流化床飞灰循环系统的重要性以及回料系统正常运行的关键条件。中国科学院过程工程所许光文等设计了可以将含水率较高的生物质直接气化的解颗式双流化床气化炉,主要原理是将气化室用开孔隔板分为左右两个U型床,再利用不均勾的布风控制生物质在气化室内的流化速度,将干燥/热解与气化/重整等过程进行解稱,这样增加了生物质在炉膛内的停留时间,而且生物质低速流化干燥过程中产生的水蒸气为高速气化阶段提供气化剂或者是催化剂,并且低速干燥阶段伴随着热解阶段,高速阶段产生的焦炭会随着物料进入高速区域,这样就会将焦炭以进一步气化分解,从而减少焦油的产生。沈来宏等于2004年设计了1套双流化床装置,并在2006年及以后几年对该装置用于生物质气化制氧,进行了模拟及实验研宄,考察了气化温度、蒸气生物质当量比对产气率的影响;并利用Aspen Plus软件对气化过程进行模拟。结果表明,燃烧反应器内燃烧烟气不会串流至气化反应器,该气化技术能够稳定、连续地从气化反应器获得不含氮气的高品质合成气。诸林等针对松木和玉米稻秆这两种原料,以水蒸气作为气化介质,利用Aspen Plus系统和气化反应动力学方程相结合,对串行流化床生物质气化过程进行模拟,考察了进料水蒸气与生物质质量比和气化温度对气化产率的影响。陈晓辉等人利用化工动力学软件CHEMKIN建立了流化床-气流床稱合反应器等效网络模型,并且在煤气化实验结果的基础上,综合化合反应器的不同区域部分物料之间的两相流动以及传质传热,并且对化合反应器的各个部分的流体力学特征、化合反应器中不同区域的化学反应进行了分析,利用模型对化合反应器内部温度分布、碳转化率和物料停留时间以及飞灰中的碳转化率进行计算。罗伟提出了一种生物质气化炉的智能控制方法,主控制器利用BP神经网络模型建立了温度BP神经网络,副控制器根据温度预测进行监控。

(二)发展趋势:

目前国内已经针对生物质气化开展了大量的研究,但是由于受到工艺复杂和能耗较高等因素的制约,生物质气化技术还未大量应用到实际工业生产中。从生物质气化技术角度来看,主要的发展趋势有:

(1)气化炉类型是生物质气化过程的重要影响因素。目前气化炉有多种类型,不同类型的气化炉生物质气化效果会有所不同,急需整合各种气化炉优点于一体。

(2)气化温度也是影响生物质气化效果的重要影响因素之一。气化温度受到其他多种因素的影响,如气化剂的类型、生物质含水率、气化当量比和炉型等。设计合理的气化温度可以提高生物质气化产物的质量。

(3)目前生物质气化研宄多聚焦在单影响因素的研宄,要充分考虑多因素的交叉和综合作用,避免局限性。

(4)流化床气化炉,尤其是中式或者工业应用的流化床气化炉在实际应用时与设计初存在着较大的差别,要合理融合设计和实际应用。

(三)意义和价值

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