两段式固定床富氧－水蒸气气化实验研究

以玉米芯颗粒为原料在两段式固定床气化装置上进行了气化实验,考察了当量比ER、富氧浓度OC和水蒸气配比S/B对气化温度、气化气组分、低位热值、气体产率、气化效率和碳转化率等参数的影响,并比较了两段式固定床与传统下吸式固定床的气化特性。实验结果表明,当量比为0.27时H₂的体积分数、CO的体积分数和气化效率达到最大值;增加富氧浓度能优化气化效果,但富氧浓度大于90%后,燃气质量和气化效率均提高不大;增加S/B能提高H₂的体积分数,但同时会降低CO的体积分数、气体热值、气化效率;当S/B为0.6时,氢气的体积分数达最高值33.3%,H₂/CO比为1.32;相比于传统固定床,两段式固定床气化可明显提高气化温度、氢气的体积分数、碳转化率和气化效率,降低焦油含量。     

循环流化床富氧气化实验研究

在循环流化床富氧气化实验台上,通过调节水蒸气流量使气化温度基本稳定在910℃,研究了不同氧气浓度及气化当量比对煤气组分、产气率、冷煤气效率及碳转化率的影响。结果表明,氧气浓度从25%增加至40%时,N2体积分数从48.82%降低至33.83%,H2从21.47%不断增加至27.59%,CH4基本不变;受水蒸气流量影响,氧气浓度高于35%时,CO体积分数降低,CO2体积分数增加;氧气浓度40%时的煤气热值为空气气化煤气热值的1.84倍,产气率随氧气浓度增加从2.35 m3/kg降至2.13 m3/kg,冷煤气效率和碳转化率不断增大;当气化当量比从0.20增加至0.29时,N2体积分数先降低后升高,H2体积分数从24.01%增加到25.46%后基本保持不变,CO和CH4持续减小,CO2不断增加,产气率由1.94 m3/kg升高到2.29 m3/kg;受水蒸气和气化当量比综合影响,冷煤气效率先增大后减小,碳转化率持续增加。     

生物油水蒸气气化实验研究

利用固定床反应器对生物油的水蒸气非催化气化性能进行了实验研究,考察了温度和水蒸气的加入量对气化过程的影响,对气化所得粗合成气的组成分布进行了分析。结果表明,升高温度有利于生物油向合成气转化,1 200 ℃时,生物油的碳转化率可达97.8%,合成气有效成分(H₂+CO)的产率可达77%,其中H₂/CO摩尔比为1.19;水蒸气的加入可以提高合成气中的H₂/CO摩尔比,当S/C(水碳比)=4时,合成气中的H₂/CO摩尔比可达3.69,与此同时,水蒸气的加入不利于合成气有效成分产率的提高;生物油气化所得气体为中热值气体。     

天然铁矿石为氧载体的生物质化学链气化制合成气实验研究

在一个小型鼓泡流化床反应器上以Ar气为流化介质,对以天然铁矿石为氧载体的生物质化学链气化制合成气过程进行了研究。考察了反应温度对合成气组分、气体产率、碳转化率以及气化效率的影响,反应时间对合成气组分的影响;探讨了氧载体存在对生物质气化过程的影响。结果表明,天然铁矿石可以作为生物质化学链气化制合成气反应过程的氧载体,代替富氧空气或高温水蒸气作为生物质气化的气化剂;随着温度的升高,产物气体中CO、H₂的浓度逐渐增加,CO₂、CH₄浓度缓慢降低;随着反应时间的延长,合成气中H₂、CO、CH₄的相对浓度缓慢增加,而CO₂相对浓度逐渐降低;氧载体的存在能显著提高气体产率和碳的转化率及气化效率。扫描电镜-能谱(SEM-EDS)分析表明,当超过850 ℃时,铁矿石氧载体颗粒表面烧结现象明显,但反应前后,颗粒表面的成分及含量基本保持不变。     

基于CoFe2O4载氧体的生物质化学链气化热力学分析及实验研究

对基于CoFe₂O₄载氧体的生物质化学链气化反应进行了热力学分析，研究了载氧体添加量、温度及水蒸气含量对气化反应特性的影响。同时应用热重分析仪对CoFe₂O₄和生物质的气化反应特性进行了实验研究，并利用XRD对反应前后载氧体的物相组成进行分析。热力学研究表明，CoFe₂O₄在气化反应中能够提供晶格氧，有效促进生物质气化，提高碳转化率。随着反应温度升高，合成气中H₂和CO的含量增加，CO₂的含量减少。随着水蒸气含量增加，H₂和CO₂含量会增加，CO含量减少。添加水蒸气能够提高合成气中H₂和CO的比值，改善合成气的品质。热重实验及XRD结果表明，钴优先于铁被还原，钴与铁存在协同作用，钴能够促进铁的进一步还原。随着载氧体添加量的增加，载氧体被还原的程度会降低，载氧体与生物质的最佳质量比为0.8。     

垃圾衍生燃料热解半焦气化过程中HCl与H2S析出规律

通过水平管式气化炉和化学吸收法，对比研究了矿化垃圾热解半焦（ARC）和常规垃圾热解半焦（NRC）在水蒸气和CO₂气化过程中腐蚀性气体（HCl和H₂S）的析出特性，考察了气化温度、气化介质类型和流量对腐蚀性气体析出特性的影响。当气化温度升至950℃，ARC在水蒸气气化过程中的碳气化率、HCl和H₂S产率分别为66.1%、100%和74.9%，而其在CO₂气化过程中的碳气化率、HCl和H₂S产率分别为77.8%、100%和2.9%；NRC在水蒸气气化过程中的碳气化率、HCl和H₂S产率分别为98.8%、100%和53.7%，而其在CO₂气化过程中的碳气化率、HCl和H₂S产率分别为100%、96.2%和10.3%。以NRC为原料，考察了水蒸气和CO₂流量对其HCl和CO₂析出特性的影响。NRC的HCl和H₂S产率均随水蒸气流量增加而增加，但当水碳比大于等于3.3时，其促进作用不再明显。NRC的HCl产率随CO₂流量的增加而增加，而H₂S产率随CO₂流量的增加而减小。     

污水污泥空气气化特性的研究

利用外热式下吸固定床气化实验装置,以空气为气化剂对五种不同性质污泥的气化特性进行了研究。结果表明,升高气化温度有利于提高气化气的品质,气化气中CO、CH₄和H₂的含量和气化气热值随气化剂流量的减小而增加。污泥厌氧消化过程使气化气品质降低;污水处理工艺对污泥气化气组成和热值亦产生影响,其中连续SBR工艺的未消化污泥气化气中CO、CO₂的含量最高,而H₂、CH₄和C_mH_n的含量最低;活性污泥法的未消化污泥气化气中H₂和C_mH_n含量最高;A²/O工艺的未消化污泥气化气中CO、CO₂的含量最低,而CH₄的含量最高,且三个污水工艺污泥的气化气热值依次升高。     

蒙古国巴嘎诺尔(Baganuur)褐煤水蒸气气化制富氢合成气及其固有矿物质的催化作用

利用固定床气化-色谱联用装置,考察了蒙古国巴嘎诺尔(Baganuur)褐煤的水蒸气气化反应性能,研究对比了巴嘎诺尔褐煤原煤BN-R、盐酸洗煤BN-HCl、氨水洗煤BN-NH₄OH、先酸洗后碱处理煤BN-HCl-NaOH及原煤和盐酸洗煤热解预处理煤样BN-R-Char与BN-HCl-Char在水蒸气气化过程中气态产物H₂、CO和CO₂的生成规律.研究结果表明,上述煤样的水蒸气气化过程中H₂、CO和CO₂的生成速率存在明显差异,与盐酸洗煤样相比,BN-R、BN-HCl-NaOH及BN-R-Char比对应矿物质脱除煤样的水蒸气气化速率高,充分说明巴嘎诺尔褐煤中某些固有矿物质对其水蒸气气化反应具有显著的催化作用,显著提高了其气化反应速率,使起始气化温度和气化反应主体温度均降低100 ℃以上,在提高H₂和CO₂生成量同时,还降低了CO生成量,制得了高H₂/CO(物质的量比)的合成气.用盐酸脱除矿物质所得BN-HCl同BN-HCl-Char的水蒸气气化性能相似.与BN-R相比,BN-HCl与BN-HCl-Char水蒸气气化反应性明显下降,说明对巴嘎诺尔褐煤水蒸气气化起催化作用的矿物质成分在盐酸洗脱的矿物质中.经过分析,发现矿物质对巴嘎诺尔褐煤水蒸气气化反应的催化作用,主要是通过提高水煤气变换反应速率实现的.最后,结合文献报道,提出了巴嘎诺尔褐煤水蒸气气化反应过程中矿物质的原位催化机理.     

生物油部分氧化气化制备合成气研究

以生物油为原料,在常压和空气氛围下进行非催化部分氧化气化实验制备合成气,考察了气化温度、氧油比对合成气形成特性及合成气品质的影响,并对生物油非催化部分氧化气化制备合成气的主要反应过程进行了讨论。结果表明,升高温度可以促进生物油经非催化部分氧化气化制合成气过程中相关转化反应的进行,合适的氧油比有利于合成气的增加。当温度为1 050℃,空气量为0.2 L/min,进料量为72 g/h时,生物油经部分氧化产生的气体中H₂含量最高,CH₄、CO和CO₂很少;H₂/CO和H₂/(CO+CO₂)均达到最大值,分别为4.3和3.2。     

生物质流化床氧气-水蒸气气化实验研究

在小型流化床气化装置上进行了氧气-水蒸气气化实验,考察了原料、当量比、水蒸气配比、温度、二次风和床料对气化特性的影响。结果表明,原料中C和H含量越高,气化气中H₂和CO含量越高,焦油含量越低;当量比为0.27和水蒸气配比为0.6时,H₂含量达到最大值;温度的升高可提高H₂含量,在840 ℃以上,可提高CO含量;二次风从进料口偏上且二次风比率为15%通入,气体组分变化较明显,二次风通入点位置越高,焦油含量降低幅度越大;白云石和石灰石裂解焦油和提高H₂含量的活性高于橄榄石,但同时明显提高了气体中的灰分含量。     

生物质流化床富氧气化的实验研究

在常压流化床装置上进行了生物质在富氧条件下定向气化的实验研究。实验主要考察了氧的当量比和氧体积分数对气化气组成、碳转化率和气体热值的影响。当量比值是与温度紧密联系的一个量，本实验主要通过调节进料量来改变它的值，随着当量比的变化（0.21～0.29），燃气成分也会改变，其中变化最大的是H2、CO。H2体积分数显著增加，CO和CH4体积分数有降低的趋势，使燃气热值降低；氧体积分数是富氧气化过程中较重要的参数，在实验研究的范围内，发现增大氧气体积分数可以提高H2体积分数及有利于调节H2/CO(体积分数)的比值。当氧气体积分数从21％提高到45％，H2体积分数从20％增加到27.7％，H2/CO(体积分数)从0.38增加到0.75，比较接近合成液体燃料的气体比值。     

Experimental studies of biomass gasification with air

In this work,experimental studies of biomass gasification under different operating conditions were carried out in an updraft gasifier combined with a copper slag reformer.The influence of gasification temperature,equivalence ratio(ER) and copper slag catalyst addition on gas production and tar yield were investigated.The experimental results showed that the content of H2 and CO,gas yield and LHV increased,while the tar yield and the content of CO2,CH4 and C2Hx in the gas product decreased with the temperature.At 800C,with the increase of ER,the LHV,the tar yield and the content of H2,CO,CH4 and C2Hx in gas products decreased,while the gas yield and the content of CO2 increased.Copper slag was introduced into the secondary reformer for tar decomposition.The Fe3O4 phase in the fresh copper slag was reduced to FeO(Fe2+) and metallic Fe by the gas product.Fe species(FeO and metallic Fe) acted as the active sites for tar catalytic decomposition.The catalytic temperature had a significant influence on tar conversion and the composition of the gas product.Typically,the tar conversion of about 17%-54% could be achieved when the catalytic temperature was varied from 750 to 950 C.Also,the content of H2 and CO increased with the catalytic temperature,while that of CO2,CH4 and C2Hx in the gas product decreased.It was demonstrated that copper slag was a good catalyst for upgrading the gas product from biomass gasification.     

污泥水分含量对其空气气化特性的影响(英文)

利用外热式下吸固定床气化实验装置,研究了在一定的空气流量(0.05 m3/h)、气化温度(800℃)下污泥水分含量对3种不同性质污泥空气气化特性的影响。结果表明,气化气中CO2、CH4和H2含量、气化气热值以及水相生成量均随污泥水分含量的增加而增加,而CO含量和焦油生成量呈降低趋势。污泥厌氧消化使气化气中CO、CH4、H2、CmHn含量以及气化气品质降低;而污水处理工艺中的厌氧过程可改善气化气品质,其中来自A2/O工艺消化污泥的气化气品质高于普通活性污泥法消化污泥的气化气品质。随着污泥水分含量的增加,2种不同污水处理工艺产生的消化污泥气化气中CO、CO2和H2含量的差距逐渐加大,来自于同一A2/O工艺的消化与未消化污泥气化气中H2和CO2含量的差距亦逐渐加大,而消化与未消化污泥气化气中CO含量的差距则逐渐接近。     

A parametric study on coal gasification for the production of syngas

In this parametric study, the effects of coal and oxidiser type, air-to-fuel ratio, steam-to-fuel ratio, reactor temperature, and pressure on H₂ and CO amounts at the gasifier output, H₂/CO, and higher heating value of the syngas produced have been calculated using a coal gasification model. Model simulations have been performed to identify the optimum values which are assumed to be 100 % for both cold gas efficiency and carbon conversion efficiency in the gasification process. From this study, it may be observed that the moisture content of the coal type is of crucial importance for the air gasification process; the O₂ content of similar coals (taking into consideration the moisture and H₂ content) is of significant importance for the air gasification process. When compared with air gasification, air-steam gasification becomes a more effective coal gasification method. The optimum working condition for air-steam gasification is to carry out the process at one atmosphere. High gasifier temperatures are not needed for the air-steam gasification of coal.     

Syngas Production from Lignite Coal Using K2CO3 Catalytic Steam Gasification with Controlled Heating Rate in Pyrolysis Step

Gasification uses steam increases H2 content in the syngas. Kinetics of gasification process can be improved by using K₂CO₃ catalyst. Controlled heating rate in pyrolysis step determines the pore size of charcoal that affects yield gas and H₂ and CO content in the syngas. In previous research, pyrolisis step was performed without considering heating rate in pyrolysis step. This experiment was performed by catalytic steam gasification using lignite char from pyrolysis with controlled heating rate intended to produce maximum yield of syngas with mole ratio of H₂/CO ≈ 2. Slow heating rate (3 °C/min) until 850 °C in the pyrolysis step has resulted in largest surface area of char. This study was performed by feeding Indonesian lignite char particles and K₂CO₃ catalyst into a fixed bed reactor with variation of steam/char mole ratio (2.2; 2.9; 4.0) and gasification temperature (750 °C, 825 °C, and 900 °C). Highest ratio of H₂/CO (1.682) was obtained at 750 °C and steam/char ratio 2.2. Largest gas yield obtained from this study was 0.504 mol/g of char at 900 °C and steam/char ratio 2.9. Optimum condition for syngas production was at 750 °C and steam/char mole ratio 2.2 with gas yield 0.353 mol/g of char and H₂/CO ratio 1.682.     

生物质在流化床中的空气-水蒸气气化研究

以流化床为反应器，对生物质的空气-水蒸气气化特性进行了研究。考察了一些主要参变量，如温度 (700 ℃～900 ℃)、水蒸气/生物质比(0～4.04)、空气当量比(0.19～0.27)以及生物质粒度(0.2 mm～0.9 mm)等对气化结果的影响。在实验研究的条件范围内，生物质产气率在1.43 m3/kg～2.57 m3/kg范围内变化，产气的低热值在6 741 kJ/m3～9 143 kJ/m3范围内变化。实验结果表明：较高的气化温度有利于氢的产生；但气化温度过高会使气体热值下降；与常规的空气气化相比，水蒸气的加入使生物质气化产气率显著提高，但水蒸气加入量过多使气化温度下降，产气率和产气热值降低；生物质颗粒粒度的大小对产气组分的分布和产气率均有影响，较小颗粒的生物质会产生较多的CH4、CO和较少的CO2。