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生物质气化制备燃气过程的_分析_王立群

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煤与生物质流化床水蒸气共气化

煤与生物质流化床水蒸气共气化

煤与生物质流化床水蒸气共气化王立群;陈兆生【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(045)005【摘要】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.【总页数】7页(P1692-1698)【作者】王立群;陈兆生【作者单位】江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江,212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江,212013【正文语种】中文【中图分类】TK6;TQ546【相关文献】1.生物质与煤流化床共气化特性的试验研究 [J], 高正阳;王天龙;朱予东;鲁许鳌2.煤与生物质流化床共气化的研究进展 [J], 周汉锋3.浅析流化床生物质与煤共气化技术方案 [J], 毕可军;毛少祥;孔北方;柏林红4.流化床生物质与煤共气化特性的初步研究 [J], 宋新朝;李克忠;王锦凤;董众兵;毕继诚5.生物质与煤流化床共气化特性研究进展 [J], 李振珠;李风海;马名杰;黄戒介;房倚天因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于响应曲面法的流化床富氧气化制取煤气的工艺优化研究

基于响应曲面法的流化床富氧气化制取煤气的工艺优化研究

基于响应曲面法的流化床富氧气化制取煤气的工艺优化研究杨学强;韦忠祥;王立群
【期刊名称】《热力发电》
【年(卷),期】2013(042)011
【摘要】以流化床富氧气化制取煤气的气化工艺为研究对象,根据Box-Behnken 的中心组合实验设计原理,在单因素实验的基础上,采用3因素3水平的响应曲面分析法,建立了流化床富氧气化的二次多项数学模型.以工艺中的煤气热值为响应值作响应曲面和等高线,考察反应温度、氧/碳(O/C)比值、水蒸气/碳(H2O/C)比值对工艺中的煤气热值的影响.结果表明,温度为920℃,O/C比值为0.81,H2O/C比值为1.02时,煤气的热值可达6.15 MJ/m3.
【总页数】5页(P81-85)
【作者】杨学强;韦忠祥;王立群
【作者单位】江苏大学能源动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源动力工程学院,江苏镇江212013
【正文语种】中文
【中图分类】TK16
【相关文献】
1.基于响应曲面法的珩磨工件圆柱度预测模型和工艺参数优化研究 [J], 胡小平;奚长庆;于保华
2.流化床富氧气化制取煤气的研究 [J], 焦自京;张团庆;杨学强;王立群
3.基于响应曲面法的涡轮增压器废气阀门激光焊接工艺优化研究 [J], 褚自军;杨煜普
4.基于响应曲面法的玉米粉复合酶解工艺优化研究 [J], 李杨;吴慧;马丽媛;侣静亚
5.基于响应曲面法的大型轧辊磨削工艺参数优化研究 [J], 杨星;王立平;张鹏翔;李瀚洋;王超;李学崑
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一种生物质燃气的制备方法[发明专利]

一种生物质燃气的制备方法[发明专利]

专利名称：一种生物质燃气的制备方法专利类型：发明专利
发明人：魏芳芳
申请号：CN201811357923.7
申请日：20181115
公开号：CN109536187A
公开日：
20190329
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种生物质燃气的制备方法，包括将玉米秸秆，锯末，甘蔗渣，稻糠混合均匀后堆垛发酵，然后用炭化炉炭化，并收集炭化时产生的烟气，再向炭化后得到的炭粉中添加催化气化催化剂，然后移入气化炉中进行气化反应，并收集产生的燃气，最后将收集的烟气和燃气合并，即为最终的生物质燃气。

本发明具有污染少、燃烧效率高，节能效果好等优点。

申请人：合肥天沃能源科技有限公司
地址：230000 安徽省合肥市经开区桃花工业园石鼓水安公司1幢137
国籍：CN
代理机构：合肥道正企智知识产权代理有限公司
代理人：武金花
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生物质燃气制备与利用技术的创新与突破

生物质燃气制备与利用技术的创新与突破

生物质燃气制备与利用技术的创新与突破生物质燃气作为一种可再生能源，在我国能源结构调整和环境保护中占有举足轻重的地位。

近年来，随着生物质燃气制备与利用技术的不断创新与突破，我国生物质燃气产业得到了快速发展。

本文将从生物质燃气的制备和利用两个方面，探讨该领域的技术创新与突破。

1. 生物质燃气的制备技术生物质燃气的制备技术主要包括生物质原料的预处理、生物质转化为燃气的方法以及燃气净化与提纯等技术。

1.1 生物质原料的预处理生物质原料的预处理是生物质燃气制备过程中的重要环节，其目的是提高燃气产率、降低能耗和减少污染物排放。

预处理方法包括粉碎、干燥、热解和气化等。

其中，粉碎和干燥可以减小生物质原料的体积，提高其表面积，有利于生物质的转化；热解和气化可以将生物质转化为燃气，提高燃气的产率和质量。

1.2 生物质转化为燃气的方法生物质转化为燃气的方法主要有生物质气化、生物质发酵和生物质热解等。

生物质气化是利用生物质在缺氧条件下产生的一氧化碳、甲烷等可燃气体；生物质发酵是利用微生物将生物质转化为甲烷等气体；生物质热解是利用生物质在高温条件下产生的一氧化碳、甲烷等气体。

1.3 燃气净化与提纯燃气净化与提纯是生物质燃气制备过程中的关键环节，其目的是提高燃气质量，满足燃气利用设备的要求。

燃气净化与提纯方法包括吸附、冷凝、膜分离和吸收等。

这些方法可以去除燃气中的杂质，提高燃气的纯度和热值。

2. 生物质燃气的利用技术生物质燃气的利用技术包括直接燃烧、气体发电、热电联产和燃料电池等。

2.1 直接燃烧直接燃烧是将生物质燃气作为燃料，直接燃烧产生热能和光能。

这种方法简单、易操作，适用于小型设备和家庭用气。

然而，直接燃烧的效率较低，烟气中含有大量灰尘和有害气体，对环境有一定污染。

2.2 气体发电气体发电是将生物质燃气作为燃料，驱动内燃机发电。

这种方法具有较高的能源利用率和较低的环境污染。

气体发电技术的关键是提高燃气发动机的效率和减少尾气排放。

生物质气化制备燃气过程的_分析_王立群

生物质气化制备燃气过程的_分析_王立群

1. 2 分析
基于热力学定律，对气化反应器（ 流化床） 进行
了 分析，其 平衡方程为
( ) ( ) ( ) ∑ ∑ ·
·
Ex －
Ex
∑·
=
Ex
（ 1）
in
out
dest
( ∑ )·
·
·
·
·
E = E + E + E + E x in
xsteam
xbiomass
xcoal
xair
（ 2）
( ∑ )·
·
E = mβ L · xcoal
· coal HVcoal
E = mβ L · xbiomass
· biomass HVbiomass
（ 4） （ 5）
式中 LHVcoal 、LHVbiomass ———煤和玉米芯的低位热值 m· ———质量流量 β———相关因子
相关因子计算公式［15 ～ 16］为
（ 7）
式中，C、H、O 和 N 为元素分析中碳、氢、氧和氮的摩
尔分数。
1. 2. 2 气体 流率
一般气体 流率
··
·
Ex = Exch + Exph
（ 8）
··
式中 Exch 、Exph ———气体化学和物理 流率
流化床水蒸气气化过程是强烈的吸热过程，需 要向流化床反应器提供热量。在同一流化床中，用 煤燃烧所放出的热量来为生物质水蒸气气化提供所 需要热量的方法被称为单一流化床二步气化法。即 在同一流化床中将生产过程分成相互耦合的燃烧和 气化两个阶段。燃烧阶段用于煤燃烧，气化阶段利 用燃烧阶段放出的热量，用于生物质的水蒸气气化。 目前基于该气化方法的煤气化技术处于产业化阶 段，而基于该方法的生物质气化尚处于试验机理研 究阶段。

在流化床气化炉中生物质与煤共气化的研究(I)以空气-水蒸汽为气化剂生产低热值燃气

在流化床气化炉中生物质与煤共气化的研究(I)以空气-水蒸汽为气化剂生产低热值燃气

为煤 的 １ ） 灰分含 量极少 ， ／ ， ４ 生物 质容 重约 为煤 的 １ ／ 产低 热值燃 气 ， 化 炉 本 体 为 内 有 耐 火材 料 衬 里 外 气 ５ 。从元 素分 析 可 以看 出 ， 为 碳 氢化 合 物 ， 煤 生物 质 有钢 板外 壳 的圆柱 体 ， 体 炉底 部 直径 为 ２０ ｍ， 炉 ７ｍ 气
摘
要 ：在 ６０Ｗ 流化床气化炉工业示范装置上以空气一 ０ｋ 水蒸汽 为气 化剂 ， 将生物 质， 煤按 不同 比例 进行 了共 气化
的实验研究 。在实验研究的运行条件下 ， 得到 了生物质／ 煤混合 比例对气化炉工作 温度 、 燃气热值 、 体产率 和气化 气
效率等重要技术参数的影响。对玉米 芯／ 的 比例 为 ８ ／９ 的典型实验结果表 明 ： 煤 １１ 时 气化 炉工作温度 ８９Ｃ， ６ ￣ 空气当
０ 引 言
不仅 可 以改善 流 化 特 性 ， 而且 能 改善 气 化 特 性 。共
气化 实验 表 明 ， 化 温 度 提 高 使 产 出气 中焦 油 含 量 气 生物 质 容 重小 、 灰分 少 、 固定 碳 少 ， 其气 化 明显 减少 ， 含 在 气化 性 能 明显改 善 。 过程 中不 易形 成稳 定 的料 层 ， 以在 流 化 床 中需 要 所 我们 在 ６ ０ Ｗ 工 业规模 流 化床气 化炉 上 以生物 ０ｋ 加 入一定 惰性 粒子 （ 如河砂 等 ） 以改 善 流化 床气 化 炉 质 和煤 的不 同 比例 ， 空气 一 蒸汽 及 纯 水蒸 汽 ２种 用 水 的流化特 性 。近 几年 国 内有 关文 献 ¨ 提 及 煤 与 生 气化 剂 ， 进行 连续 运行 试 验并 获 得 很 好 的结 果 。本 物 质在 流化床 中共 气化 的概 念 ， 其 主 要 研究 共 燃 文论述 以空 气一 蒸 汽 为 气 化 剂 生 产 低 热 值 燃 气 的 但 水 烧 。 国外 也有 少量共 气化 研究 的报道 Ｊ 。 试验研 究结果 。 由于生物 质与煤 在物 理特性 和气 化 性 能方 面 有

生物质论文：生物质气化高温水蒸气富氢燃气

生物质论文：生物质气化高温水蒸气富氢燃气【中文摘要】氢被认为是21世纪理想的清洁能源,生物质气化制备富氢燃气技术是非常有前景的制氢技术之一。

目前制约此技术发展的主要问题是燃气中H2含量低,焦油含量高以及燃气热值低等。

高温水蒸气作为气化介质是提高燃气中H2含量、降低焦油含量以及提高燃气质量的有效手段。

以木屑和稻壳为原料,在固定床反应器中进行生物质高温水蒸气气化制备富氢燃气的探索研究,以获得较高的产氢率。

热解是生物质气化过程重要反应步骤,通过对热解过程的研究,可以为生物质高温水蒸气气化制备富氢燃气提供理论基础。

首先考查了温度(750~1050℃)对生物质热解过程的影响,研究结果表明升高温度加快了反应进程,有利于富氢燃气的生成。

温度从750℃升高到1050℃的过程中,木屑产氢率从8.30 g/kg生物质(干燥基)升高到20.64 g/kg生物质(干燥基),稻壳产氢率从4.28 g/kg生物质(干燥基)升高到14.72 g/kg生物质(干燥基);在1050℃时二者燃气中CO 与H2含量之和可以达到70 %以上;热解燃气低位热值(LHV)在13~14.50 MJ/Nm~3范围内,并且随着温度的增加而降低。

其次进行生物质高温水蒸气气化制备富氢燃气的研究,反应温度为750~1050℃、水蒸气流量(0.32~1.50 g/min)。

研究结果表明,升高温度以及使用高温水蒸气作为气化介质使产氢率和产气率得到提高,明显高于热解所得值。

温度为1000℃,水蒸气的流量为1.02 g/min时木屑产氢率达到最大,为71.08 g/kg生物质(干燥基)(是理论最大产氢率的41.32 %),此时燃气中H2含量为51.03 %;温度为1050℃,水蒸气的流量为1.02 g/min时,稻壳产氢率达到最大,为57.05 g/kg生物质(干燥基)(是理论最大产氢率的32.52 %),此时燃气中H2含量为44.58 %;燃气低位热值(LHV)在11~13 MJ/Nm~3范围内变化,低于热解所得燃气的热值;水蒸气的流量在850℃时对于此实验有一个最佳值,为1.02 g/min。

生物质燃气制备与利用技术的经济可行性探索

生物质燃气制备与利用技术的经济可行性探索生物质燃气作为一种可再生能源，以其环境友好、可再生和资源丰富的特点引起了广泛关注。

生物质燃气的制备和利用技术在经济可行性的探索上具有重要的研究价值。

本文将分析生物质燃气的制备过程，探讨其利用技术的经济可行性，并探索未来发展方向。

生物质燃气的制备生物质燃气的制备主要通过生物质转化技术实现，包括生物质气化、生物质燃烧和生物质发酵等方法。

生物质气化生物质气化是将生物质在缺氧条件下转化为可燃气体的一种技术。

通过气化过程，生物质中的有机物质转化为气体，主要包括一氧化碳、氢气、甲烷等。

生物质气化技术具有原料来源广泛、反应温度较低和污染排放较少等优点。

然而，生物质气化过程中气体净化和提纯技术的成本较高，对设备材质要求较高，影响了其经济可行性。

生物质燃烧生物质燃烧是将生物质直接燃烧转化为热能的一种技术。

生物质燃烧技术设备简单、操作方便，但燃烧效率较低，且产生的灰尘和有害物质对环境造成一定影响。

因此，提高燃烧效率和减少污染物排放是生物质燃烧技术发展的关键。

生物质发酵生物质发酵是将生物质在厌氧条件下转化为生物燃气的一种技术。

生物质发酵原料来源广泛，包括农业废弃物、动物粪便等。

发酵过程中产生的生物燃气主要包括甲烷和二氧化碳，具有较高的热值。

然而，生物质发酵技术的产气率和燃气质量受到原料种类和发酵条件的影响，需要优化发酵过程和提高燃气质量。

经济可行性分析生物质燃气制备与利用技术的经济可行性主要考虑成本和收益两方面。

成本分析生物质燃气制备与利用技术的成本主要包括设备投资、运行维护和原料采购等。

设备投资包括气化炉、燃烧设备、发酵装置等，其成本较高。

运行维护包括设备维修、能源消耗和人工费用等。

原料采购是生物质燃气制备的主要成本，原料价格受市场供求关系和运输距离等因素影响。

收益分析生物质燃气利用技术可以带来明显的经济效益。

燃气的热值较高，可以替代传统的能源，如煤炭、石油等，降低能源成本。

生物质气化技术的研究分析--论文

生物质气化技术的研究分析摘要：生物质能是满足当今世界能源需求的最具潜力的可再生能源。

利用生物质气化技术能实现CO2的归零排放，节约常规能源，符合可持续发展的要求。

本文介绍了生物质气化的原理与工艺和相关气化反应器，阐述了生物质气化特性的影响因素及评价指标，指出了生物质气化技术中需要解决的问题。

关键字：生物质气化；原理与工艺；气化炉；气化特性A review of the research ofbiomass gasification technologies Abstract: Biomass energy is considered the renewable energy source with the highest potential to contribute to the energy needs of modern society for both the developed and developing economies worldwide . The use of biomass gasification can achieve zero emissions, saving of conventional energy, and meet the requirements of sustainable development. The paper reviews basic principle and technical process of biomass gasification and related equipment, expounds on the influencing factors of gasification performance and evaluating indicator. The problems that should be solved for biomass gasification technologies are directed.Key words: biomass gasification; basic principle and technical process; gasifier; characteristic of biomass gasification0引言能源和环境问题已成为全球关注的焦点，随着能源消耗的迅速增长，化石燃料的大量使用带来了严重的环境污染和生态破坏，再加上常规能源如煤、石油、天然气等资源量的日益减少，开发洁净的可再生能源成为了可持续发展的迫切需要。

生物质燃气化过程的热力学研究

生物质燃气化过程的热力学研究生物质资源是目前可再生能源的主要来源之一，其以生物质燃烧发电为例，具有成本低、可再生、经济实用、能源安全等优势。

而生物质燃气化技术是生物质能够高效利用的重要方式，其对于缓解能源危机和环境污染有着重要的贡献。

生物质燃气化过程是一种非常复杂的热化学反应过程，涉及到物质和能量的相互转化，需要对燃烧、气化和水蒸气重整等多种反应进行深入研究和分析。

通过对于生物质燃气化过程的热力学研究，可以更好地理解其发生机理，为优化生物质燃气化过程提供科学依据。

首先，生物质燃气化过程的热力学研究需要关注燃烧过程中能量和热量的转化规律。

生物质燃烧过程是一种放热反应，需要消耗氧气等气体介质，同时产生热能和废气等产物。

通过对热力学参数的测量和计算，可以对生物质燃烧过程的热效率、热量损失、烟气组成等进行分析，为燃气化过程的控制和优化提供依据。

其次，生物质燃气化过程的热力学研究还需要关注气化反应中各种产物的生成和转化规律。

生物质在燃气化过程中会产生大量的气体产品，如氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等。

这些气体产物与反应温度、压力等参数密切相关，需要通过实验和计算来分析各种气体产物的生成机理和转化规律，为提高燃气化产物质量和稳定性提供支撑。

最后，生物质燃气化过程的热力学研究还需要探讨水蒸气重整反应过程中的热力学参数和能量变换规律。

水蒸气重整反应是生物质燃气化过程的关键环节之一，其负责将一氧化碳和水蒸气转化为氢气和二氧化碳等气体产物。

通过对水蒸气重整反应过程的研究，可以了解其反应动力学特征、热力学参数变化等，为改善燃气化反应过程中的氢气产率和气体产物质量提供支持。

总之，通过对生物质燃气化过程中的热力学参数和反应机理进行深入研究和探讨，可以更好地理解生物质燃气化过程的发生规律，并为优化其过程和提高燃气化反应的效率和质量提供科学依据。

这不仅有助于推动生物质燃气化技术的发展，也为生物质能源的可持续利用和环境保护做出了积极的贡献。

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·
·
E = E + E + E x out
xprodg
xun
xflue
（ 3）
( ) ( ) 式中
∑ ∑ ·
Ex 、
·
Ex ———入口、出口的
in
out
流率
( ) ∑· Ex
———反应器单元的 损
dest
·
Exsteam ———水蒸气的 流率
·
Exbiomass ———生物质（ 玉米芯） 的 流率
·
图 1 单一流化床两步气化工艺示意图 Fig． 1 Process of single fluidized bed and two-stage
gasification technique
1． 生物质料斗 2． 螺旋给料机 3． 流化床 4． 煤给料装置 5． 空气分配器 6． 风室 7． 旋风分离器 8． 灰收集器 9． PID 控制柜 10． 管式热交换器 11． 软水泵 12． 软水箱 13、20． 湿 式洗涤塔 14． 储气柜 15． 燃气收集袋 16． 烟囱 17． 蒸气流 量计 18． 空气流量计 19． 罗茨鼓风机
βcoal = 1. 043 7 + 0. 188 2H / C +
0. 066 1O / C + 0. 040 4N / C
（ 6）
βbiomass =
1. 044 + 0. 016 0H /C － 0. 349 30O /C（ 1 + 0. 053 1（ H /C） ） + 0. 049 3N /C 1 － 0. 412 4O /C
基于上述原因，本文采用单一流化床两步气化 方法，以煤作为热载体与发热体，水蒸气作为气化介 质，在流化床热态装置上对玉米芯气化制取燃气进 行研究，探讨反应温度和水蒸气与玉米芯的质量比 u 对燃气化学 、物理 、 效率和未反应碳剩余率 等的影响。
多数水蒸气气化反应是强吸热反应，则床层温度一 段时间后会下降，下降到预定温度时，停止向炉中加 入生物质，关闭 2-1 水蒸气换向阀，延迟 5 s 关闭燃 气换向阀 2-2，气化阶段结束。然后又进入燃烧阶 段，开启空气换向阀 1-1 和烟气换向阀 1-2。这两个 阶段依据两对换向阀，根据温度设定，交替往复进行 工作。
燃烧阶段所用煤的低位热值为 23 120 kJ / kg，气 化阶段所用的生物质为玉米芯，取自江苏省镇江市， 其含水率和低位热值分别为 6. 2% 和 17 245 kJ / kg， 元素 组 成 中 的 C、H、O 和 N 质 量 分 数 分 别 为 47. 63% 、4. 91% 、37. 72% 和 0. 85% 。
Excoal ———煤的 流率
增刊 1
王立群 等： 生物质气化制备燃气过程的 分析
145
·
Exair ———空气的 流率
·
Exprodg Βιβλιοθήκη ——燃气的 流率·Exflue ———烟气的 流率
·
Exun———未反应碳的 流率 1. 2. 1 煤和玉米芯
煤和玉米芯的 流率可分别用统计关联式来计 算［14］，即
Abstract： Biomass gasification was performed on a fluidized bed reactor with steam as gasifying agent． Two-stage gasification processes in a fluidized bed were adopted． This research aimed to determine the effects of reaction temperature and steam-to-biomass ratio （ u） on exergy distribution，chemical exergy， physical exergy and exergy efficiency of the product gas，and residual ratio and exergy efficiency of the unreacted carbon，etc． Over the ranges of the test conditions used，chemical exergy varied from 10 832. 13 kJ / kg to 16 510. 54 kJ / kg，physical exergy ranged between 685. 05 kJ / kg and 1 146. 71 kJ / kg chemical exergy / physical exergy ratio varied from 13. 5 to 17. 7，and exergy efficiency of product gas ranged between 35. 52% and 60. 78% ． The results showed that the top two contributions of gas component to exergy value were H2 and CO． With the increase of reaction temperature，chemical exergy， physical exergy and exergy efficiency of the product gas increased，whilst chemical exergy / physical exergy ratio，and residual ratio and exergy efficiency of the unreacted carbon decreased correspondingly． The exergy value and efficiency of the product gas first increased and then decreased with the increase in u． An optimal value of u should be chosen between 1. 2 and 1. 6． Key words： Biomass Gasification Gas Exergy analysis
引言
生物质气化技术是合理利用生物质的一种有效
方法。气化就是利用气化介质将含碳物料转化成 H2 、CO2 、CO 和 CH4 等气体的一个过程。根据不同 的气化介 质，气 化 可 分 为 空 气 气 化［1 ～ 3］、水 蒸 气 气
收稿日期： 2013-05-24 修回日期： 2013-07-06 * 科技部农业成果转化资金资助项目（ 2008GB2C100099） 、江苏省科技支撑计划资助项目（ BE2008051） 和江苏省动力机械清洁能源与应
气化反应器是整个气化系统中的核心单元，但 同时也是整个气 化 系 统 中 效 率 最 低 的 单 元［12］。 因 此，气化反应器效率的提高能改善整个气化系统的 能源转化过程，而传统的效率分析是基于热力学第 一定律的能量定律。一个绝热气化反应器，在忽略 热量损失时，其能量效率能够达到 100% ，而此时 效率仅为 79% 。所以，许多学者建议用 分析补充 甚至代替传统的能量分析，以便达到更加合理的评 价效果［13］。
用重点实验室资助项目 （ QK09005） 作者简介： 王立群，副研究员，主要从事煤与生物质热化学转化研究，E-mail： thulq2000@ 163． com
144
农业机械学报
2013年
化［4 ～ 5］、空气-水蒸气气化［6 ～ 8］等； 根 据 气 化 反 应 器 的不同，气 化 又 可 以 分 为 流 化 床 气 化［9］、固 定 床 气 化［10］、移动床气化［11］等，其中流化床水蒸气气化因 为能够获得较高品质的燃气而备受关注。
（ 7）
式中，C、H、O 和 N 为元素分析中碳、氢、氧和氮的摩
尔分数。
1. 2. 2 气体 流率
一般气体 流率
··
·
Ex = Exch + Exph
（ 8）
··
式中 Exch 、Exph ———气体化学和物理 流率
流化床水蒸气气化过程是强烈的吸热过程，需 要向流化床反应器提供热量。在同一流化床中，用 煤燃烧所放出的热量来为生物质水蒸气气化提供所 需要热量的方法被称为单一流化床二步气化法。即 在同一流化床中将生产过程分成相互耦合的燃烧和 气化两个阶段。燃烧阶段用于煤燃烧，气化阶段利 用燃烧阶段放出的热量，用于生物质的水蒸气气化。 目前基于该气化方法的煤气化技术处于产业化阶 段，而基于该方法的生物质气化尚处于试验机理研 究阶段。
1 方法
1. 1 单一流化床两步气化法 单一流化床两步气化方法，也称间歇气化方法，
它将生产过程分为相互耦合的燃烧和气化两个阶 段。这两个阶段通过两对换向阀（ 1-1 空气换向阀、 1-2 烟气换向阀和 2-1 水蒸气换向阀、2-2 燃气换向 阀） 来控制（ 图 1） 。在燃烧阶段，空气换向阀 1-1 和 烟气换向阀 1-2 开启，向炉内供应空气和煤，使煤在 流动状态下燃烧，炉中床层温度迅速升高，所产生的 烟气从烟气通道排除，当温度上升到预定温度并基 本保持稳定时，停止向炉中供应煤，关闭 1-1 空气换 向阀，延迟 5 s 关闭 1-2 烟气换向阀，燃烧阶段结束。 此时开启水蒸气换向阀 2-1，同时向炉内供应生物 质（ 玉米芯） ，燃气换向阀 2-2 开启，则生物质在流化 状态下和水蒸气发生一系列的反应，产生了含有少 量 N2 的燃气，经除尘净化后进入储气柜中，由于大
1. 2 分析
基于热力学定律，对气化反应器（ 流化床） 进行
了 分析，其 平衡方程为
( ) ( ) ( ) ∑ ∑ ·
·
Ex －
Ex
∑·
=
Ex
（ 1）
in
out
dest
( ∑ )·
·