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目前,全球化石能源的供应日益紧张,可再生能源的开发和利用已经越来越重要,生物质能作为一种清洁无污染的可再生能源,引起了世界各国广泛的研究、开发和利用。生物质能在我国储量丰富,合理的开发和利用对于解决我国能源短缺的现状有着重要意义。生物质气化发电技术是生物质能利用的一种重要方式,目前,为满足广大农村地区及中小企业的用电要求,中、小型生物质气化发电系统发挥着越来越大的作用。
为解决目前中、小型生物质气化发电系统气化过程存在的相关问题,本文提出在气化过程采用生物质与煤共气化技术,并针对影响气化性能的相关因素展开试验研究,为生物质与煤共气化技术在中、小型生物质气化发电系统中的应用提供一定的参考。
本试验采用生物质与煤共气化制取低热值燃气的技术方案,以空气-水蒸气为气化剂,甘蔗渣和长焰煤为气化原料,针对影响气化过程性能的相关因素进行了试验研究。冷态试验进行了螺旋给料机输生物质量与输煤量的测定、布风板阻力的测定、料层阻力的测定,绘制出布风板阻力、料层阻力随风量变化的曲线,确定了冷态临界流化风量和热态运行最小风量,为热态试验的顺利进行提供了条件。热态试验主要是探究气化温度、S/B、ER等参数对燃气成分和燃气热值的影响,以及S/B和ER对气化温度的影响。试验结果表明:在试验条件范围内,随着气化温度的升高,燃气中有效成分和燃气热值不断升高,ER和S/B都对燃气有效成分和燃气热值有着重要的影响,但是过高的ER和S/B将对气化过程产生不利影响;在温度为900℃、ER为0.24、S/B比为0.25时,燃气热值达到6.92MJ/m3。
在试验的基础上,本文进行了影响气化性能的气化参数优化研究,基于试验设计软件Design-Expert8.0,通过二次回归设计得到了生物质与煤共气化制取低热值燃气工艺中燃气热值跟气化温度、ER和S/B关系的回归方程,利用模型的响应面和等高线探讨了气化温度、ER和S/B对燃气热值的影响,结果表明,气化温度、ER和S/B均对燃气热值产生重要影响,但在温度一定的情况下ER和S/B之间的交互作用不明显,得到优化的气化参数为气化温度911.14℃,ER为0.24,S/B为0.25,燃气热值6.92663MJ/m3,经试验检验,此方法可以对生物质与煤共气化工艺进行相关的气化参数优化,有效的减少了盲目的操作,为以后的试验及相关工业应用提供一种有效的优化方法。