可再生能源20063(總第127期)究與試驗(yàn)小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與測(cè)試崔亨哲,王軍2,任永志,趙勇1(1.遼寧省能源研究所,遼寧營(yíng)口1150002遼寧省科學(xué)技術(shù)基金服務(wù)中心,遼寧沈陽(yáng)110004)摘要:對(duì)小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和測(cè)試分析,闡述了以農(nóng)作物秸稈為原料的小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)可行性,總結(jié)出分散式的生物質(zhì)能利用模式具有投資少、見(jiàn)效快并且易于操作和管理等優(yōu)點(diǎn)認(rèn)為在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi),該系統(tǒng)的推廣、應(yīng)用具有一定的可行性和優(yōu)越性。關(guān)鍵詞:生物質(zhì);氣化;發(fā)電中圖分類(lèi)號(hào):TKl6;TK43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-5292(2006)03-0023-06Design and test on a small-scale biomassgasification for power systemCUI Heng-zhe, WANG Jun, REN Yong-zhi, ZHAO Yong2(1. Liaoning Institute of Energy Resources, Yingkou 115000, China; 2. Liaoning ScienceTechnology Funds Service Center, Shenyang 118200, ChinaAbstract: Design and test on a small-scale biomass gasification for power system have beenoresented in this paper, the system with agricultural residues as feedstock has wide application prospect, as a kind of distributed application of biomass energy, the system has thevantages of less initial investment, cost effective and easily operation. It is suitable for widelyuse in the near futureKey words: biomass; gasification; power1前言2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1980-2000年,我國(guó)以能源消費(fèi)翻一番的代根據(jù)前期討論和外出調(diào)研的結(jié)果以及項(xiàng)目?jī)r(jià)實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值翻兩番的目標(biāo)。黨的十六示范點(diǎn)的實(shí)際情況,對(duì)已經(jīng)基本確定的系統(tǒng)方大提出了到2020年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)要比案進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整,確定了以電為主、以氣為2000年再翻兩番的宏偉戰(zhàn)略目標(biāo),這對(duì)能源安輔的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,即生物質(zhì)氣化發(fā)電站首先全等問(wèn)題提出了更高的要求。能源供應(yīng)不足的問(wèn)滿足飼料加工廠生產(chǎn)用電,同時(shí)滿足200戶居題已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要矛盾之一。實(shí)民生活用氣。由于居民炊事用氣高峰僅在早施多元化能源發(fā)展戰(zhàn)略,積極發(fā)展可再生能源是晨、中午和晚上這3個(gè)時(shí)間段,完全可以避開(kāi)解決能源問(wèn)題的根本出路飼料加工廠生產(chǎn)用電高峰,因此在選擇合適的我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),生物質(zhì)資源非常豐機(jī)組和儲(chǔ)氣柜的情況下,完全可以實(shí)現(xiàn)氣電聯(lián)富。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量約為產(chǎn),這樣既可以為企業(yè)提供廉價(jià)的電源,又可604億t可獲得系數(shù)為85%,約513億t,其發(fā)以提高當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量,同時(shí)也體現(xiàn)了較熱量相當(dāng)于3.I億t標(biāo)準(zhǔn)煤。小型生物質(zhì)氣化發(fā)好的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)過(guò)大概核算,本生物質(zhì)氣化機(jī)電技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單,利用效率高,發(fā)展該技術(shù)是緩組的中國(guó)煤化工氣發(fā)電機(jī)組的發(fā)解我國(guó)能源緊張問(wèn)題的出路之一。電容CNMHGE炊事和發(fā)電用收稿日期:2006-04-17基金項(xiàng)目:國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目(2001BA403B0305)作者簡(jiǎn)介:崔亨哲(1967-),男,高級(jí)工程師,主要從事生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)研究與試驗(yàn)RENEWABLE ENERGY No.3 2006(127 Issue in All氣需求。下吸式氣化爐的理論進(jìn)風(fēng)量、氣化強(qiáng)度以及生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)由原料處理設(shè)備、生物喉部的結(jié)構(gòu)是決定氣化爐產(chǎn)出氣質(zhì)量的關(guān)鍵因質(zhì)氣化機(jī)組、羅茨風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)氣柜、供氣管網(wǎng)、炊事素。根據(jù)氣化反應(yīng)的熱力學(xué)理論,當(dāng)采用空氣作為灶具和內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)組成。在發(fā)電的用戶端,設(shè)氣化劑,當(dāng)量空氣系數(shù)為0.25-0.3時(shí),可以得到較置自動(dòng)切換開(kāi)關(guān),以此來(lái)實(shí)現(xiàn)外電和生物質(zhì)發(fā)電高熱值的燃?xì)?理論最佳當(dāng)量空氣系數(shù)為028,如的自動(dòng)切換,保證飼料加工廠的生產(chǎn)用電,該系圖2所示。根據(jù)生物質(zhì)物料的元素分析結(jié)果,按公統(tǒng)的工藝流程如圖1所示。式V=0.0889(C+0.375S)+0.265H0.03330可計(jì)進(jìn)科器氣化爐凈乞器羅茨風(fēng)機(jī)安全水封傭氣柜燃?xì)庠罹咚愠鑫锪贤耆紵龝r(shí)所需的理論空氣量Vo,式中C,H,S和O為碳、氫、硫和氧元素的百分含量,具內(nèi)然式憋氣發(fā)屯機(jī)體數(shù)據(jù)見(jiàn)測(cè)試報(bào)告中玉米秸稈的元素分析結(jié)果。考慮到各種因素之后,氣化爐當(dāng)量空氣系數(shù)按03選取,根據(jù)氣化爐的小時(shí)物料消耗量,可以確定氣圖1系統(tǒng)工藝流程圖化爐氣化所需理論空氣量為1397m3h經(jīng)過(guò)原料處理設(shè)備粉碎之后的生物質(zhì)物料由螺旋進(jìn)料器送入生物質(zhì)氣化機(jī)組產(chǎn)出可燃?xì)釶=1×104體,經(jīng)過(guò)多次過(guò)濾之后,由羅茨鼓風(fēng)機(jī)送入儲(chǔ)氣柜,氣體依靠?jī)?chǔ)氣柜的配重所產(chǎn)生的壓力送入供氣管網(wǎng)為居民提供炊事用燃?xì)夂蛢?nèi)燃式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)發(fā)電用燃?xì)?1)原料處理設(shè)備02000008100130當(dāng)?shù)氐脑弦杂衩捉斩挒橹?選用一臺(tái)鍘草當(dāng)量空氣系數(shù)機(jī)作為預(yù)處理設(shè)備,其電機(jī)功率為3kW,玉米秸?qǐng)D2當(dāng)量空氣系數(shù)與產(chǎn)出氣成分關(guān)系稈粉碎后的粒徑為20-50mm。下吸式氣化爐的氣化強(qiáng)度為單位時(shí)間、單位(2)進(jìn)料器喉部面積處理原料的能力。氣化強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)生物螺旋進(jìn)料器原料輸送量的設(shè)計(jì)能力為7Uh,質(zhì)物料的堆密度、顆粒度確定,氣化強(qiáng)度的選擇決總長(zhǎng)45m,直徑310mm,螺旋軸與電機(jī)采用皮定了物料在爐內(nèi)的駐留時(shí)間并影響物料的燃盡程帶傳動(dòng),皮帶輪傳速比為31,電機(jī)功率為3kW,度。轉(zhuǎn)數(shù)為960r/min,間歇運(yùn)行。為了保證氣化反應(yīng)的溫度和還原層的溫度,(3)氣化機(jī)組以達(dá)到焦油裂解所需要的溫度,氣化爐應(yīng)具有足氣化爐的性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效夠的氣化強(qiáng)度;但過(guò)高的氣化強(qiáng)度會(huì)使灰熔化,難果。本套機(jī)組采用下吸式氣化爐,其特殊結(jié)構(gòu)可于清除并增加產(chǎn)出氣流動(dòng)的阻力,且容易造成氣大幅度減少燃?xì)庵械慕褂秃俊Ｔ跉饣癄t的設(shè)計(jì)化爐喉部的燒損?？紤]到項(xiàng)目建設(shè)點(diǎn)的原料以玉過(guò)程中,為了提高氣化效率,并且保證在使用各米秸稈為主,在滿足氣化爐所需的粒徑(20-50種原料時(shí)氣化反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行,適當(dāng)?shù)卣{(diào)整了喉mm)的條件下,其堆密度較小,僅為200kg/m3左管區(qū)結(jié)構(gòu)及配風(fēng)噴嘴位置,形成合理的空氣動(dòng)力右,過(guò)高的氣化強(qiáng)度不利于氣化爐內(nèi)反應(yīng)的控制場(chǎng)。合理地確定還原層的厚度,提高反應(yīng)區(qū)的溫容易出現(xiàn)喉部反應(yīng)層燒穿的現(xiàn)象,因此選擇氣化度使產(chǎn)出氣中焦油得以還原裂解,從而保證在使強(qiáng)度為530kg/(hm2)。用不同物料時(shí),喉管區(qū)的氣化反應(yīng)均勻、穩(wěn)定,氣吸式氣化爐的喉部截面積縮小,目的是?；矢?。按照這樣的設(shè)計(jì)思路,取消了以往設(shè)證中國(guó)煤化工生,同時(shí)也強(qiáng)化了于氣化爐體下段的冷卻水套,提高了氣化爐出該成CNMHG的作用效果,在下口溫度,使產(chǎn)出氣中的焦油在較高的溫度條件下吸式氣化爐的喉部布置8個(gè)進(jìn)氣噴嘴,噴嘴直徑和催化劑的作用下進(jìn)一步裂解為20mm,各噴嘴軸線相切于一個(gè)Φ60mm的虛萬(wàn)鈣數(shù)據(jù)可再生能源2006.3(總第127期)擬圓,如圖3所示。這種配風(fēng)方式增加了氣體的后的生物質(zhì)經(jīng)過(guò)晾曬后可以再投入氣化爐中氣擾動(dòng)效果,在喉部形成空氣動(dòng)力場(chǎng),保證了空氣化,無(wú)二次污染。與物料的良好混合、較高的氣化強(qiáng)度以及反應(yīng)的完經(jīng)過(guò)凈化后,產(chǎn)出氣中的焦油和灰分含量應(yīng)全性。根據(jù)氣化爐所需理論空氣量(1397m/h),可低于10mg/m3,完全可以滿足內(nèi)燃式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)計(jì)算出每個(gè)噴嘴內(nèi)的空氣流速為1545m/s。的用氣要求,并且無(wú)二次污染。(4)羅茨風(fēng)機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)是整個(gè)氣化過(guò)程和凈化系統(tǒng)的動(dòng)力源。羅茨風(fēng)機(jī)的選型和匹配相當(dāng)關(guān)鍵,既要保證系統(tǒng)的負(fù)壓運(yùn)行,也要使氣化反應(yīng)充分,不產(chǎn)生過(guò)多的CC圖3喉部噴嘴布置在本系統(tǒng)中,羅茨風(fēng)機(jī)置于氣化機(jī)組的末段除此之外,喉部噴嘴所在平面與爐箅的距離和儲(chǔ)氣柜之前。在機(jī)組剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí),首先將產(chǎn)氣對(duì)于氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行也是致關(guān)重要的。距離過(guò)排空,當(dāng)產(chǎn)出氣在測(cè)試爐具中能夠穩(wěn)定燃燒后,通大,產(chǎn)氣反應(yīng)的穩(wěn)定性增加,但產(chǎn)出氣的流動(dòng)阻過(guò)閥門(mén)切換輸送到儲(chǔ)氣柜,依靠?jī)?chǔ)氣柜配重將氣力會(huì)加大,嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生爐門(mén)噴火現(xiàn)象;距離過(guò)小,體送入供氣管網(wǎng),并在羅茨風(fēng)機(jī)出人口間配有回爐內(nèi)不能形成足夠的熾熱炭層,保證不了良好的流調(diào)節(jié)閥,以此來(lái)控制風(fēng)機(jī)的輸出流量,從而控制還原效果,堆密度較低的秸稈物料不能自然下空氣量和氣化爐的負(fù)荷。經(jīng)過(guò)測(cè)算,選型的羅茨風(fēng)落,增加了人工撥火的頻率和勞動(dòng)強(qiáng)度,產(chǎn)出氣機(jī)參數(shù)如下:流量為63m/mn,全壓為196kPa體成分不穩(wěn)定,燃?xì)鉄嶂狄膊环€(wěn)定且產(chǎn)出氣中焦電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min,電機(jī)功率為50kW。油含量增高。根據(jù)以往其他爐型的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),對(duì)(5)儲(chǔ)氣柜于玉米秸稈原料,噴嘴所在平面與爐箅的距離為儲(chǔ)氣柜除貯存氣體外,還起著穩(wěn)定供氣壓力300mm較為合適。的作用,減少氣體成分的波動(dòng)和壓力的波動(dòng)對(duì)內(nèi)經(jīng)過(guò)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)推算,下吸式氣化爐的主要燃式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的影響。本系統(tǒng)儲(chǔ)氣柜有效容積設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。為400m3,儲(chǔ)氣柜內(nèi)壓力392kPa。儲(chǔ)氣柜采用表1下吸式生物質(zhì)氣化爐的主要設(shè)計(jì)參數(shù)半地下式濕法儲(chǔ)氣方式,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,外設(shè)太陽(yáng)房保項(xiàng)目參數(shù)參數(shù)溫,能夠保證冬季的穩(wěn)定運(yùn)行。玉米秸稈粒徑mm20-50設(shè)計(jì)氣化效率%75(6)供氣管原料處理量kgh142氣化爐喉部直徑m空氣量m/h17484氣化強(qiáng)度kg(mh)供氣管網(wǎng)室外地下部分使用高密度聚乙烯產(chǎn)氣量m3h30氣化爐出口氣體溫度℃28030管,設(shè)計(jì)使用壽命50a室內(nèi)及地上部分采用鋼氣體熱值Mm500氣化爐出口焦油含量r<200管。供氣管網(wǎng)按《城市管道煤氣管網(wǎng)設(shè)計(jì)手冊(cè))進(jìn)主體尺寸mΦ1.5x265行設(shè)計(jì),保證灶前壓力098kPa。室外管網(wǎng)敷設(shè)于本套氣化機(jī)組的后續(xù)凈化處理部分包括傳凍土層下,沿凝水缸方向保證0005的坡度。統(tǒng)的旋風(fēng)除塵、噴淋等凈化處理裝置,不同之處(7)炊事灶具就是改進(jìn)了清灰口和密封壓蓋的結(jié)構(gòu),使之更易炊事灶具為生物質(zhì)氣化氣專(zhuān)用灶具,熱效率于操作。產(chǎn)生的噴淋污水排入收集池進(jìn)行濃縮,為50%,用戶室內(nèi)配有控制閥門(mén)和煤氣計(jì)量表。然后進(jìn)行燃燒,不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。系統(tǒng)(8)內(nèi)然式發(fā)電機(jī)采用濕式儲(chǔ)氣柜,水槽內(nèi)的水可作為冷卻循環(huán)用內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)的發(fā)電容量為80kW,火花塞水,水容量大約為400t。間接冷卻法不會(huì)污染水點(diǎn)火,蓄電瓶啟動(dòng),配有超速保護(hù)裝置、緊急甩負(fù)質(zhì),冷卻水將熱量帶人儲(chǔ)氣柜,有助于解決儲(chǔ)氣荷停中國(guó)煤化工電機(jī)的輸出功率柜冬季運(yùn)行時(shí)的結(jié)凍問(wèn)題。燃?xì)膺^(guò)濾設(shè)備是以吸可以CNMHG進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)附性強(qiáng)的生物質(zhì)為填料,進(jìn)一步去除燃?xì)庵械乃{(diào)節(jié)范圍在額定負(fù)荷以下,輸出電壓為380V。發(fā)分和灰分以及殘余焦油,填料需定期更換,失效電機(jī)熱效率為30%,機(jī)械效率為90%。研究與試驗(yàn)RENEWABLE ENERGY No.3 2006(127 Issue in All)(9)生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)供電與外電網(wǎng)系統(tǒng)在燃?xì)獍l(fā)電機(jī)入口處布置溫度、壓力和流量供電間的切換測(cè)點(diǎn),測(cè)量可燃?xì)怏w的溫度、壓力和流量以及發(fā)電為了在生物質(zhì)氣化發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障期間機(jī)人口可燃?xì)獾某煞趾徒褂秃?在燃?xì)獍l(fā)電機(jī)不影響飼料加工廠的正常生產(chǎn),在生物質(zhì)氣化發(fā)尾氣出口處布置取樣探頭,測(cè)量燃?xì)獍l(fā)電機(jī)尾氣電系統(tǒng)和外電網(wǎng)系統(tǒng)間安裝自動(dòng)轉(zhuǎn)換式切換控中一氧化碳等組分的含量;通過(guò)相應(yīng)的傳感器測(cè)制開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)飼料加工廠用電的自動(dòng)切換。試發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和機(jī)油溫度;通過(guò)測(cè)功儀(連接于3小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的測(cè)試功率分別為50kW和30kW的2個(gè)負(fù)載箱)測(cè)3.1測(cè)試目的及內(nèi)容試燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出功率。通過(guò)對(duì)小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)和內(nèi)燃式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的測(cè)試,考核生物質(zhì)氣化機(jī)組的氣化效率和產(chǎn)出氣的組分以及熱值;考核燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的性能,包括產(chǎn)出氣成分中氫氣組分對(duì)內(nèi)燃機(jī)爆來(lái)自氣柜燃的影響;考核燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組尾氣成分隨發(fā)電機(jī)工況的變化。通過(guò)以上測(cè)試分析,對(duì)小型生物質(zhì)圖5燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組測(cè)試點(diǎn)布置示意圖氣化發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理配置,實(shí)現(xiàn)整-尾氣分析C-氣體成分分析T氣體溫度,P氣體壓力個(gè)系統(tǒng)的安全、可靠、平穩(wěn)運(yùn)行。F取樣氣體流量F2氣體流量32生物質(zhì)氣化機(jī)組的測(cè)試方案36焦油和灰塵含量的測(cè)量氣化原料為玉米秸稈。在不同負(fù)荷下,測(cè)試按GB12208-90的規(guī)定,采用稱(chēng)重法測(cè)定焦氣化系統(tǒng)的物料消耗量、產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣成分、焦油油和灰塵含量,使一定體積的可燃?xì)怏w通過(guò)已知含量,從而計(jì)算氣化系統(tǒng)的氣化效率。質(zhì)量的濾膜,以濾膜的增重和取樣的體積計(jì)算出33生物質(zhì)氣化機(jī)組測(cè)點(diǎn)布置焦油和灰塵含量。生物質(zhì)氣化機(jī)組的測(cè)點(diǎn)包括氣化爐出口溫4測(cè)試結(jié)果和數(shù)據(jù)分析度、風(fēng)機(jī)人口溫度、風(fēng)機(jī)出口溫度、風(fēng)機(jī)入口壓由于測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)條件較試驗(yàn)臺(tái)相差較力、風(fēng)機(jī)出口壓力以及氣體成分取樣點(diǎn),同時(shí)通大,加上司爐操作以及物料一致性較差等原因的過(guò)濕式氣體流量計(jì)控制焦油取樣流量,如圖4所影響,部分?jǐn)?shù)據(jù)誤差較大,不是十分理想,但是總示體上反映了系統(tǒng)的性能狀況。4l1原料測(cè)試結(jié)果①①原料測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2表2原料測(cè)試結(jié)果圖4生物質(zhì)氣化機(jī)組測(cè)點(diǎn)布置示意圖工業(yè)分析(%)干基元素分析%)T氣化爐出口溫度,T風(fēng)機(jī)入口溫度,Ty風(fēng)機(jī)出口溫度,P項(xiàng)目數(shù)值項(xiàng)目數(shù)值風(fēng)機(jī)入口壓力,P2風(fēng)機(jī)出口壓力,F-焦油取樣流量,G-氣體成分水分,W(分析基)796碳,C取樣點(diǎn)揮發(fā)分,V(干基)7668氫3.9234燃?xì)獍l(fā)電機(jī)測(cè)試方案灰分,A干基)氮,固定碳,FC(干基)1438氧,O44.l4以生物質(zhì)氣化機(jī)組在不同負(fù)荷下產(chǎn)出的燃?xì)夥治龌鶡?Q(kJkg)15840硫,S0為燃料,測(cè)試燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組在不同輸出功率下的比氣耗、發(fā)電機(jī)入口氣體組分、尾氣成分(NO,4.2生物質(zhì)氣化機(jī)組測(cè)試結(jié)果CO2,CO),從而計(jì)算在不同負(fù)荷下發(fā)電機(jī)的效率物質(zhì)氣化機(jī)組測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。并繪制特性曲線,計(jì)算系統(tǒng)總效率;在不同工況中國(guó)煤化工比機(jī)組產(chǎn)氣量逐漸下考察燃?xì)獍l(fā)電機(jī)燃?xì)馊肟谶^(guò)濾器清潔情況和接過(guò)CNMH的熱值以及氣化機(jī)火花塞積炭情況。組的效率同時(shí)增高,在絕大多數(shù)情況下,氣化機(jī)組3.5燃?xì)獍l(fā)電機(jī)測(cè)試點(diǎn)布置的氣化效率在72%以上,表明生物質(zhì)氣化機(jī)組的萬(wàn)秀數(shù)據(jù)可再生能源20063(總第127期)研究與試設(shè)計(jì)是合理的。火以及司爐工的操作水平等是影響空氣量的不表3生物質(zhì)氣化機(jī)組測(cè)試結(jié)果利因素,因此不可能完全達(dá)到實(shí)驗(yàn)室的條件。通過(guò)利用氣化爐廢熱進(jìn)行物料預(yù)熱、減少物料水項(xiàng)目取樣編號(hào)分、提高司爐操作水平、減少爐門(mén)開(kāi)關(guān)次數(shù)等方進(jìn)料量G(kg/h)法可以降低當(dāng)量比,還可以提高氣化機(jī)組產(chǎn)出氣空氣量V(m/h)203.6294.22180.95的熱值,但為了保證較高的反應(yīng)溫度和較高的氣當(dāng)量比α0570.5304l產(chǎn)氣量V(m/h2906287.3830555化強(qiáng)度,達(dá)到減少產(chǎn)出氣中焦油含量的目的,不產(chǎn)出氣氣體CO21538160216.2814.66應(yīng)使當(dāng)量比處于一個(gè)較低的水平。成分(%)CH+C2H2050.520.36從測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)爐具的燃燒情況來(lái)看,下吸CHs式氣化爐對(duì)于反應(yīng)溫度和物料水分的變化較為H0M12913791823899敏感,這是由于溫度過(guò)低時(shí)爐內(nèi)不能形成穩(wěn)定的48.664264534高溫氧化層和還原層,從熱解區(qū)析出的富焦油氣1.371281391.32體不能實(shí)現(xiàn)二次裂解,使產(chǎn)出氣中焦油含量增158153163114高,經(jīng)過(guò)清洗和過(guò)濾后所剩的可燃?xì)怏w組分減產(chǎn)出氣熱值Q(kJ/m3)4142.54238.14874l3581少,從而導(dǎo)致?tīng)t具出現(xiàn)熄火的現(xiàn)象。焦油和灰塵含量(mg/m3)15.114915.3147炭轉(zhuǎn)化率vc(%)044045表3中第4個(gè)氣樣為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)入口氣樣,從產(chǎn)氣率e(m3/kg該氣樣的氣相色譜分析結(jié)果看,N2含量普遍比其它氣化效率n%)172947215783氣樣的N2含量高,可以確定供氣管路上存在微小隨著當(dāng)量比的減小,生物質(zhì)氣化機(jī)組產(chǎn)出氣漏氣點(diǎn),由于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的抽吸作用而吸入的熱值逐漸增大,氣化效率逐漸增高;當(dāng)量比增大少量空氣,造成所取氣樣N2含量高,熱值偏低。時(shí),產(chǎn)出氣中焦油含量會(huì)不同程度地減少。實(shí)際的43燃?xì)獍l(fā)電機(jī)測(cè)試結(jié)果當(dāng)量比要比設(shè)計(jì)值大一些,原因是機(jī)組實(shí)際運(yùn)行表4為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的測(cè)試結(jié)果。從燃?xì)獍l(fā)電時(shí)達(dá)不到對(duì)空氣量的理想控制。加料和開(kāi)爐門(mén)撥機(jī)的測(cè)試結(jié)果和實(shí)際運(yùn)行效果可以看出,燃?xì)獍l(fā)表4燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的測(cè)試結(jié)果輸出功率尾氣成分轉(zhuǎn)數(shù)機(jī)油溫度空燃比燃?xì)鈮毫θ細(xì)饬髁勘葰夂?效率CO%HC%。0%NO%er/min℃LAMBDA Pam/w/%怠速18.7006823200341.028490ll.170.2516.0001453000191500681,159975/10.320.360.2016.70.0113.810.0291502842130046.39/15.315101917.50.0133020039150076446/22.5640.790.1917.60.01428500481500791075294016028393/25.580191782.700.053150081348/28.8762682.720.05815008310703430209633.34/30.060.1817800092.560.0681500841.067.-3430201.15309/3250電機(jī)啟動(dòng)容易,發(fā)電準(zhǔn)備時(shí)間短,運(yùn)行平穩(wěn),轉(zhuǎn)速機(jī)的效率為(28±2)%,表明以生物質(zhì)氣化氣為燃基本穩(wěn)定在1500r/min,發(fā)電頻率穩(wěn)定在50Hz;料的內(nèi)燃式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效果是比較隨著燃?xì)獍l(fā)電機(jī)發(fā)電功率的增加,發(fā)電比氣耗逐理想的漸減小,效率逐漸增大。由此看來(lái),根據(jù)用戶負(fù)荷44產(chǎn)出氣中H2組分對(duì)于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的影響分析情況選擇容量適合的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)是非常必要的。由于H2的燃燒反應(yīng)速度快,試驗(yàn)前認(rèn)為H2如果產(chǎn)出氣中的焦油和灰分含量過(guò)多,會(huì)使組分V凵中國(guó)煤化工爆燃的現(xiàn)象。從火花塞積炭而不能打火在此項(xiàng)測(cè)試期間沒(méi)有出氣CNMH分含量最多為現(xiàn)火花塞積炭的情況。18.28%,最少為9.94%,試驗(yàn)期間沒(méi)有發(fā)生爆燃現(xiàn)總體來(lái)看,在大部分負(fù)荷情況下,燃?xì)獍l(fā)電象,這是因?yàn)橐钥諝鉃闅饣橘|(zhì)的生物質(zhì)氣化氣研究與試驗(yàn)RENEWABLE ENERGY No. 3 2006(127 Issue in Al中的N2含量在40%以上,起到了情性作用。因元;年用水100(1元/t),支出100元;年人工費(fèi)此,以空氣為氣化介質(zhì)的生物質(zhì)氣化機(jī)組與內(nèi)燃用支出6000元;年設(shè)備維修費(fèi)用1000元。合計(jì)式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的組合是合理的,可行的。47708元45內(nèi)燃式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的尾氣成分分析(3)年發(fā)電利潤(rùn)C(jī)O,HC,NO,PM(微粒、碳煙)等都是發(fā)動(dòng)機(jī)本系統(tǒng)年發(fā)電利潤(rùn)為90532元在燃燒作功過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體。這些有害氣(4)年總利潤(rùn)體產(chǎn)生的原因各異,CO是燃?xì)庋趸煌耆闹斜鞠到y(tǒng)年供氣、發(fā)電總利潤(rùn)為113830元。間產(chǎn)物,當(dāng)氧氣不充足時(shí)會(huì)產(chǎn)生CO,混合氣濃度(5)固定資產(chǎn)折舊及每年凈收益大及混合氣不均勻都會(huì)使排氣中的CO增加;HC本系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備平均使用壽命按15a計(jì)是由于混合氣不均勻、燃燒室壁冷等原因造成部算,每年折舊費(fèi)為分燃?xì)馕磥?lái)得及燃燒就被排放出去的物質(zhì)折舊費(fèi)=總投資÷使用壽命=1064÷15=7.093是燃料在高溫燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的一種物質(zhì)萬(wàn)元/a是燃?xì)馊毖跞紵龝r(shí)產(chǎn)生的一種物質(zhì)。則系統(tǒng)每年的凈收益為從實(shí)際運(yùn)行的效果看,未發(fā)現(xiàn)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)冒年供氣、發(fā)電總利潤(rùn)折舊費(fèi)=113830-70930黑煙的現(xiàn)象,表明可燃?xì)怏w與空氣的混合是較充42900元。分的,這是由于以分子狀態(tài)存在的氣體,相對(duì)于由于系統(tǒng)采用氣電聯(lián)產(chǎn)方式,提高了系統(tǒng)的經(jīng)過(guò)霧化后的燃油的擴(kuò)散性好,可燃組分的燃燒利用率,同時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)收入,因此本系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)比較完全,保證了燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的效率。上是可行的由表4可以看出,尾氣中的CO和HC的含5結(jié)論量在低負(fù)荷時(shí)較高,接近額定負(fù)荷時(shí)較低;當(dāng)空從目前情況看,小型生物質(zhì)氣化發(fā)電聯(lián)供系燃比大于1時(shí),即存在過(guò)量空氣時(shí),尾氣中的CO統(tǒng)投資比率約為13300元/kW,產(chǎn)氣成本為0.2和HC的含量較低,反之較高;尾氣中的NO含量元/m3,發(fā)電成本為027元/kWh。由于考慮供氣在低負(fù)荷時(shí)較低,在高負(fù)荷和中等負(fù)荷時(shí)較高。部分,因此系統(tǒng)投資比率較高,并且發(fā)電成本高于當(dāng)燃?xì)鉄嶂递^高時(shí),NO,含量高,這是由于內(nèi)燃機(jī)燃煤發(fā)電成本。但隨著常規(guī)能源價(jià)格的日益增長(zhǎng),的燃燒溫度高,促進(jìn)了NO,的生成燃煤發(fā)電成本必然也會(huì)隨之提高。因此,從長(zhǎng)遠(yuǎn)角由于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)尾氣目前尚無(wú)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),因度來(lái)看,小型生物質(zhì)氣化發(fā)電聯(lián)供系統(tǒng)將會(huì)逐漸此本次測(cè)試按照國(guó)家汽車(chē)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分體現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)可行性。以村辦企業(yè)為單位,以當(dāng)?shù)匚?。?guó)家汽車(chē)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指標(biāo)為:CO-的農(nóng)業(yè)廢棄物或木材加工廢料為原料的小型生物4.5%,HC-0.09‰因此,本套生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用,是適應(yīng)目前中國(guó)國(guó)情的的尾氣完全達(dá)到了國(guó)家汽車(chē)尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn)。能源發(fā)展形勢(shì)的必然選擇。這種分散式的生物質(zhì)46系統(tǒng)整體效益分析能利用模式具有投資少、見(jiàn)效快、易于操作和管理本生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的整體效率為等特點(diǎn)。因此,小型生物質(zhì)氣化發(fā)電聯(lián)供系統(tǒng)具有20.16%左右,原料消耗比為15kg/kW左右。按廣闊的發(fā)展前景。每天運(yùn)行8h,年運(yùn)行300d,發(fā)電負(fù)荷為72kW,當(dāng)?shù)仉妰r(jià)為0.8元/kWh計(jì)算,本系統(tǒng)的收支參考文獻(xiàn):情況如下[吳創(chuàng)之,陰秀麗生物質(zhì)焦油裂解的技術(shù)關(guān)鍵新源,1998,20(7):1-5(1)年發(fā)電收入本系統(tǒng)年發(fā)電量為17280kWh,年銷(xiāo)售收[2]任永志,劉洪剛,崔亨哲等.50kW固定床生物質(zhì)氣入為138240元。中國(guó)煤化工1世紀(jì)太陽(yáng)能新技術(shù)(2)年發(fā)電支出]CNMHG化爐的設(shè)計(jì)農(nóng)村本系統(tǒng)年原料消耗量為1296t支出23328能源,200,(4):16-18.元;年耗電(氣化機(jī)組耗電10kW/h)支出17280萬(wàn)3數(shù)據(jù)