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基于ASPEN PLUS平台的生物质氧气气化制备合成气的模拟研究

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燃烧科学与技术 2011年第5期17卷 432-436页

作者：李斌陈汉平杨海平王贤华张世红代正华华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074 华东理工大学洁净煤技术研究所上海200237

利用ASPEN PLUS软件建立了生物质氧气气化制备合成气模型,并对各种影响因素进行了深入分析,结果表明,随着O2当量比的增加,合成气的体积分数与产率均先增大后减小,且在当量比为0.16时,合成气的体积分数和产率均达到最大值,分别为97.63%和... 详细信息

利用ASPEN PLUS软件建立了生物质氧气气化制备合成气模型,并对各种影响因素进行了深入分析,结果表明,随着O2当量比的增加,合成气的体积分数与产率均先增大后减小,且在当量比为0.16时,合成气的体积分数和产率均达到最大值,分别为97.63%和1.61,m3/kg,此?(H2)/?(CO)也有最大值0.98;高温和低压对制备合成气有利,在加压条件下,合成气体积分数和产率达到平衡组成时的温度提高;水蒸气与生物质之比由0增加到1.5时,?(H2)/?(CO)的值由0.98快速上升至3.06,而?(O2)/?(CO2)的值由1∶0变化到1∶5时,?(H2)/?(CO)的值由0.98快速下降至0.50.

关键词：生物质氧气气化合成气

基于Aspen plus的污泥循环流化床高温氧气气化模拟分析

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沈阳工程学院学报（自然科学版） 2023年第1期19卷 30-35页

作者：王恩宇阚泽邹政宇刘耀鑫沈阳工程学院能源与动力学院辽宁沈阳110136

基于Aspen plus软件建立了循环流化床污泥高温氧气气化模型,研究了气化温度、O_(2)当量比、O_(2)浓度及污泥含水率等因素对气化产物组分的影响。结果表明:O_(2)当量比为0.05时,可燃组分含量最多,继续增加当量比会使可燃组分逐渐下降;随... 详细信息

基于Aspen plus软件建立了循环流化床污泥高温氧气气化模型,研究了气化温度、O_(2)当量比、O_(2)浓度及污泥含水率等因素对气化产物组分的影响。结果表明:O_(2)当量比为0.05时,可燃组分含量最多,继续增加当量比会使可燃组分逐渐下降;随着温度升高,可燃组分逐渐增多,当温度达到850℃时,产物组分几乎不再变化;随着污泥含水率的增加,CO的体积分数逐渐下降,气化气热值降低;当O_(2)浓度从55%增至98%时,可燃组分逐渐增大,气化气热值逐渐增大。

关键词：污泥氧气气化高温气化 Aspenplus

玉米秸秆炭H2O-O2气氛下气化反应性研究

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玉米秸秆炭H2O-O2气氛下气化反应性研究

作者：李青霖东北电力大学

学位级别：硕士

“绿水青山”是我国生态文明建设的核心理念,绿色发展关乎着国家未来与人民福祉。为了实现生态环境与能源利用的可持续性发展,建立以“碳中和”为宗旨的能源体系是生态文明建设的首要任务。生物质是唯一可储存和运输且零CO排放的清洁可... 详细信息

“绿水青山”是我国生态文明建设的核心理念,绿色发展关乎着国家未来与人民福祉。为了实现生态环境与能源利用的可持续性发展,建立以“碳中和”为宗旨的能源体系是生态文明建设的首要任务。生物质是唯一可储存和运输且零CO排放的清洁可再生能源,气化技术是将碳中性生物质资源转化为高品位气体的最佳选择。炭的气化是生物质气化过程中的限速步骤,反应速率也是气化技术的瓶颈所在。课题选取玉米秸秆炭作为原料开展气化实验,考察气化条件对秸秆炭气化反应性的影响,研究秸秆炭结构特征与气化特性之间的关系,明确HO-O共气化中协同效应的发生机理及方向性。首先,以气化温度、水蒸气浓度、氧气浓度为单因素条件,进行正交实验,然后在水蒸气或氧气单一氛围以及混合氛围下对玉米秸秆炭开展气化实验。结果表明:HO-O混合气化氛围下,氧气气化和水蒸气气化反应间存在着正向的协同作用;氧气浓度高于1%时,碳转化率高于水蒸气或氧气单独气化。氧气对水蒸气气化的促进作用是建立在较高水蒸气浓度的基础之上,51%HO+1%O混合气化的活化能在不同碳转化率下均明显低于HO气化对应的活化能。通过氮气吸附、红外光谱以及拉曼光谱等测试手段,对向水蒸气中添加氧气前后玉米秸秆炭的物理化学结构进行了表征。同时结合玉米秸秆炭的气化反应条件以及物理化学结构演变,研究共气化中协同效应发生机理以及方向性。从物理结构上,气化后的炭有较完整且类似的孔隙结构,孔径分布较为一致,集中在微孔和中孔。氧气的添加可以使炭孔隙结构更发达,使孔容、比表面积、吸附量增加,从微观角度证明了在较高水蒸气浓度前提下氧气对水蒸气气化的促进作用。温度升高有利于HO与O进行开孔、扩孔,使中孔的比例扩大;炭的吸附量、孔容以及比表面积呈线性增长,为气化反应提供良好的反应场所,氧气与水蒸气气化正向协同效果更为明显。从化学结构上,气化反应促进了玉米秸秆炭中含氧官能团断裂以及芳香环结构缩聚,气化后芳香程度增加。氧气气化后芳香族C-H吸收强度提高;水蒸气气化后芳香环C-O结构吸收强度提高。在HO-O混合气化过程中,随着HO浓度升高,O促使更多的官能团断裂,炭中芳香环的缩合程度加剧且C-O结构增多,正向协同作用越明显。在不同的温度下,HO-O共气化相对于HO气化过程,芳香环上C-O与C=O结构都相对增多,验证了不同温度下都存在着正向协同作用。在较低温度时,HO-O的协同作用更为明显。论文研究结果可为玉米秸秆炭的气化应用提供参考,具有实际工程意义。

关键词：玉米秸秆炭水蒸气气化氧气气化协同作用

CO_2捕集对输运床气化炉IGCC系统煤气冷却方式选择的影响

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中国电机工程学报 2014年第23期34卷 3883-3891页

作者：迟金玲赵丽凤张士杰王波李振中国科学院先进能源动力重点实验室(工程热物理研究所) 北京市海淀区100190 中国科学院能源动力研究中心江苏省连云港市222069

对于整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)系统,CO2捕集的引入将对系统煤气冷却方式的选择产生重要的影响。该文分别构建了不捕集及捕集CO2的输运床氧气及空气气化IGCC系统流程,分析激冷及煤气余热锅炉2种... 详细信息

对于整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)系统,CO2捕集的引入将对系统煤气冷却方式的选择产生重要的影响。该文分别构建了不捕集及捕集CO2的输运床氧气及空气气化IGCC系统流程,分析激冷及煤气余热锅炉2种煤气冷却方式的引入对系统热力性能及经济性的影响。结果表明,不捕集CO2时,无论是对输运床氧气还是空气气化IGCC,煤气余热锅炉冷却方案热力性能及经济性均明显好于激冷冷却方案;考虑CO2捕集后,尽管采用煤气余热锅炉冷却的输运床氧气气化IGCC系统的供电效率比采用激冷冷却的系统高约1.38个百分点,而2种方案发电成本相当;考虑CO2捕集后的输运床空气气化IGCC系统的热力性能及经济性仍明显好于激冷冷却方案。此外,该文还分析了煤气冷却方式投资对系统经济性的影响,得到2种冷却方式下,输运床氧气气化系统发电成本相同时的气化炉单元临界投资比。其中,对输运床空气气化系统的分析表明,无论是否考虑CO2捕集,均应采用煤气余热锅炉冷却方式。

关键词：整体煤气化联合循环(IGCC)输运床气化炉空气气化氧气气化 CO2捕集煤气冷却

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生物质定向催化制备高热值燃气的研究

生物质定向催化制备高热值燃气的研究

作者：喻冬玲内蒙古科技大学

学位级别：硕士

生物质热解气化技术是可再生能源制备可燃气最有效的利用方式之一,但产物中包含大量的生物质焦油极大程度上降低了产品气(可燃气)的产率,并且产品气因热值(LHV)较低等原因难以直接利用,通过在热解气化过程中加入适当的催化剂可以降解生... 详细信息

生物质热解气化技术是可再生能源制备可燃气最有效的利用方式之一,但产物中包含大量的生物质焦油极大程度上降低了产品气(可燃气)的产率,并且产品气因热值(LHV)较低等原因难以直接利用,通过在热解气化过程中加入适当的催化剂可以降解生物质焦油并提高产品气产率,以及提升产品气LHV。然而,生物质热解阶段是焦油的主要形成区域,生物质气化是影响产品气产率的主要阶段,产品气LHV的高低取决于以上两个阶段的共同作用。因此,本文将从热解和气化两个阶段进行研究,采用松木屑作为实验原料,应用改进的管式加热炉对松木屑的常速热解问题进行了系统分析;以松木屑衍生焦炭作为气化原料,对其气化产气特性进行了深入研究;同时,利用热力学模拟软件对松木屑气化过程进行了热力学分析,具体工作如下:以松木屑热解终温和催化剂种类作为影响因素,对松木屑热解后的三相产率变化规律进行探讨,对产品气的组成和LHV及产率进行了分析,结果表明:焦油的生成主要发生在450℃之前,此后升高温度对焦油的产率没有太大影响;三种催化剂对松木屑热解可以实现定向转化,其促进热解气体产率的作用排序为:NaCO>FeO>CaO;CaO可有效提高热解气体的LHV,终温在750℃时可达到13.15MJ/m3;在FeO的作用下,热解气体中的H产率在高温时显著增加。利用上吸式固定床反应器,分别研究了在NaCO、CaO和FeO三种催化剂催化作用下,不同氧气流量对松木屑衍生焦炭气化产气特性的影响,实验得出本研究所用气化反应器的最优氧气流量为80mL/min;NaCO对松木屑衍生焦炭的定向催化体现在能够促进产气速率,有利于生物质焦炭形成骨架结构,促进CO与炭层的还原反应以及CH和CO的重整反应,有利于CO和H含量的增加;CaO具有最佳的催化CH和CO重整反应的能力,可有效降低气化阶段气体中CO的含量;FeO对产气速率影响不大,对CO与炭层的还原反应有抑制作用,对CH和CO的重整反应催化作用较小;在NaCO、CaO和FeO三种催化剂的作用下,氧气流量为80mL/min时,还原炭层可使气体LHV分别达到9.39、8.83和6.63MJ/m3。应用Aspen plus热力学软件,通过不同添加剂的加入,对松木屑在不同温度和氧气流量下的气化产气特性进行探讨,结果表明产品气组分和LHV的变化在900℃后趋于平稳;氧气流量的增加首先促进气化反应的进行,但随着持续加氧,将抑制气化反应过程,并且在不同的温度下,气化反应的最佳氧气流量不同。在热力学范围内,NaCO对产品气的组成几乎没有影响,NaCO对生物质氧气气化的影响主要体现在动力学过程。随着氧气流量的增加,添加剂对产品气LHV的影响将越来越弱化,并逐渐与无添加时接近。

关键词：生物质常速热解氧气气化催化热值

CO_2捕集对输运床气化炉IGCC系统技术经济性的影响

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中国电机工程学报 2013年第23期33卷 51-59,9页

作者：迟金玲张士杰王波肖云汉中国科学院先进能源动力重点实验室(工程热物理研究所) 北京市海淀区100190

对整体煤气化联合循环(integrated gasificationcombined cycle,IGCC)电站而言,气化剂(氧气/空气)的选择对系统的流程配置、热力性能及经济性已产生较大的影响。在考虑CO2捕集的情景下,研究不同捕集方法的引入对IGCC带来的影响,具有重... 详细信息

对整体煤气化联合循环(integrated gasificationcombined cycle,IGCC)电站而言,气化剂(氧气/空气)的选择对系统的流程配置、热力性能及经济性已产生较大的影响。在考虑CO2捕集的情景下,研究不同捕集方法的引入对IGCC带来的影响,具有重要的意义。该文分别构建了输运床氧气及空气气化IGCC系统流程,分析了MDEA及Selexol这2种不同捕集方法的引入对IGCC电站技术经济性的影响。结果表明,无论是氧气还是空气气化电站,都更适合于采用Selexol法捕集CO2。然而Selexol法对空气气化电站供电效率的影响大于氧气气化电站。不捕集CO2时,空气气化电站的供电效率比氧气气化电站高约0.46个百分点,而采用Selexol法捕集系统中90%的CO2后,其供电效率则比氧气气化电站低约0.14个百分点。从经济性角度,空气气化电站具有优势,考虑CO2捕集后,其发电成本仍比氧气气化电站低10$/(MW h)。

关键词：整体煤气化联合循环(IGCC) 输运床气化炉空气气化氧气气化 CO2捕集