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10 MWel级循环流化床生物质空气气化气固产物特性
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作者 鲁许鳌 张家富 +1 位作者 罗世文 高大明 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第5期41-49,共9页
为了反应器设计和运行参数优化与生物质半焦的增值利用,在气化试验的基础上分析了稻壳气化的燃气成分、产气参数,使用多种方法表征分析了生物质半焦的表面形貌、物理特征和碳质结构。燃气分析结果表明:燃气中CO的体积分数最高,大约为18%... 为了反应器设计和运行参数优化与生物质半焦的增值利用,在气化试验的基础上分析了稻壳气化的燃气成分、产气参数,使用多种方法表征分析了生物质半焦的表面形貌、物理特征和碳质结构。燃气分析结果表明:燃气中CO的体积分数最高,大约为18%,H2的体积分数为7%左右,燃气热值为5.48 MJ/m^(3)左右,属于低热值燃气。稻壳半焦的物理特征分析表明:半焦的主要元素为C、O、Si和K。半焦的BET比表面积为21.7742 m^(2)/g;小部分粒径为1~10μm和100~300μm,大多数粒径为10~100μm。半焦多数孔是孔径为2~10 nm的中孔,并且存在少量微孔和大孔,平均孔径为7.0496 nm,总孔体积为0.050907 cm^(3)/g。X射线衍射分析说明半焦含有石英晶型的SiO2,碳的无序性较高,石墨化程度低。红外光谱分析说明半焦的大分子结构含有—OH、C=C和C—O键等官能团。拉曼光谱分析表明半焦含有石墨结构,D1峰与G峰的强度比(ID1/IG)为7.93,半焦的碳质结构有较高含量的缺陷碳和无定形碳结构。 展开更多
关键词 物质气化 循环流化床 燃气成分 物质半焦 结构特性
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基于生物质气化的绿色甲醇制备系统性能分析 被引量:1
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作者 李博 孙昊 +3 位作者 陈衡 王奕楠 孙颖 刘文毅 《现代化工》 CAS 北大核心 2025年第1期232-238,共7页
为提升生物质制备甲醇的效率并减少碳排放,提出了一种基于生物质秸秆气化的绿色甲醇制备系统。该系统以生物质为碳源,利用碱性电解水制取绿氢,并形成调节合成气制备绿色甲醇。通过Aspen Plus模拟系统流程,结果表明,虽然电解水增加了厂... 为提升生物质制备甲醇的效率并减少碳排放,提出了一种基于生物质秸秆气化的绿色甲醇制备系统。该系统以生物质为碳源,利用碱性电解水制取绿氢,并形成调节合成气制备绿色甲醇。通过Aspen Plus模拟系统流程,结果表明,虽然电解水增加了厂用耗电量,但新提出的系统在碳转化率和综合能源效率方面均得到显著提升,分别为65.41%和69.47%。系统的[火用]效率为67.26%,显示该系统对有效能的利用率较高。系统动态回收周期为8.62 a,净现值为210.11万美元,单位产品能耗量为4.07 MWh,且单位能耗二氧化碳排放量低至0.04 t/GJ,表明该系统在经济效益以及环境保护方面具有一定优势。 展开更多
关键词 物质气化 绿色甲醇 热力学性质 数值模拟 效益评估
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基于Aspen Plus的自供热式吸附强化生物质气化制氢
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作者 万宏宾 崔洪宇 +6 位作者 姚金刚 范超 牛保鑫 柳善建 颜蓓蓓 陈冠益 程占军 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第9期216-225,共10页
在“双碳”背景下,生物质能作为可再生能源的关键组成部分,逐渐成为实现碳中和目标的重要技术路径。自供热式吸附强化生物质气化(SSEG)作为一种新兴的气化技术,通过吸附与气化的协同作用,在提高氢气生产效率和减少碳排放方面表现出显著... 在“双碳”背景下,生物质能作为可再生能源的关键组成部分,逐渐成为实现碳中和目标的重要技术路径。自供热式吸附强化生物质气化(SSEG)作为一种新兴的气化技术,通过吸附与气化的协同作用,在提高氢气生产效率和减少碳排放方面表现出显著的优势。因此,自供热式吸附强化生物质气化与蒸汽重整耦合(SSEG-SR)工艺被提出。利用Aspen Plus软件对该工艺进行建模与仿真,采用吉布斯反应器对气化与重整过程进行热力学建模,并结合Peng-Robinson立方状态方程和BostonMathias函数进行物性估算,从物料流、能量流、经济性及环境影响等方面对SSEG-SR工艺链进行了全面分析。通过与现有试验数据和工业运营数据的对比,验证了模型构建的准确性和可靠性。物料流分析结果表明:生产1 t氢气SSEG-SR工艺需消耗7.63 t生物质原料,氢气转换率达到77.35%。能量分析显示,输入系统的7 468.11 kW能量中,有279.99 kW用于气化供能,4 362.52 kW转化为氢能,系统的能量转换效率为58.42%。经济分析表明,SSEG系统的总资本投资为9.2×10^(8)元,是同规模煤制氢工艺的1.2倍,最终氢气成本为18.2元/kg。环境分析结果显示,SSEG-SR工艺处理1 t生物质的全球升温潜能值(GWP)与酸化潜能值(AP)分别为1 036.83 kg和6.40 kg。SSEG-SR工艺的开发与应用,对推动生物质能高效、低碳转化技术向绿氢产业的推.广具有重要意义,有助于加速“双碳”目标下的可持续能源转型。 展开更多
关键词 物质气化 自供热 Aspen Plus模拟 绿氢 经济环境分析
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气化过程生物质单颗粒演化特性原位研究
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作者 曹俊杰 龚岩 +5 位作者 吴越 王越 王旭宁 郭庆华 白进 于广锁 《煤炭转化》 北大核心 2025年第5期152-163,共12页
为深入分析生物质颗粒在气化过程中的演化特征,推动生物质气化技术高效优化,本研究采用激光点火技术使生物质单颗粒快速升温至典型气化温度,同时使用双高速相机同步记录其在不同气氛下的颗粒演化过程,通过开发配套的图像处理方法获取了... 为深入分析生物质颗粒在气化过程中的演化特征,推动生物质气化技术高效优化,本研究采用激光点火技术使生物质单颗粒快速升温至典型气化温度,同时使用双高速相机同步记录其在不同气氛下的颗粒演化过程,通过开发配套的图像处理方法获取了生物质棕榈空果壳(EFB)颗粒在气化过程中的体积、表面温度、子颗粒产生量和粒径分布等数据。研究结果表明,随着氧气比例的升高,生物质颗粒平均反应时长由2.5 s减少至1.3 s,颗粒平均表面温度最高值由1480℃升高至1730℃;在氧气比例较低的气氛下观察到主颗粒表面存在子颗粒的聚并行为;在氧气比例较高的气氛下,颗粒破碎行为更加剧烈,颗粒的聚并行为减少。氧气比例的升高,加快了生物质颗粒的反应速率,并使主颗粒破碎产生的小粒径子颗粒占比变多。基于主颗粒体积变化及破碎特性,将颗粒演化划分为五个阶段,分别为:颗粒膨胀阶段、颗粒收缩阶段、颗粒炭化阶段、颗粒剧烈破碎阶段和残炭破碎阶段。 展开更多
关键词 物质气化 激光点火 原位研究 单颗粒反应 颗粒破碎
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不同绿氢耦合生物质气化制绿色甲醇工艺经济性分析 被引量:3
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作者 吴子波 张敬宇 +4 位作者 吴路平 罗橙 张红瑞 张树杨 李俊英 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第3期97-105,共9页
为研究不同绿氢耦合生物质气化制绿色甲醇工艺的经济性,以较有代表性的3种工艺(催化转化甲醇合成工艺、非催化转化甲醇合成工艺和弛放气提氢循环甲醇合成工艺)为研究对象,分别从固定资产投资、公用工程消耗和总成本费用对3种工艺进行了... 为研究不同绿氢耦合生物质气化制绿色甲醇工艺的经济性,以较有代表性的3种工艺(催化转化甲醇合成工艺、非催化转化甲醇合成工艺和弛放气提氢循环甲醇合成工艺)为研究对象,分别从固定资产投资、公用工程消耗和总成本费用对3种工艺进行了分析。结果表明,催化转化甲醇合成工艺、非催化转化甲醇合成工艺和弛放气提氢循环甲醇合成工艺固定资产投资依次降低,电解水制氢工序是3种工艺中投资最高的工序,优化该工序配置是降低投资的关键;非催化转化甲醇合成工艺副产蒸汽量最多,将生物质气化合成气出口高温气与转化反应气进行热量耦合是节能降耗的关键;一定条件下弛放气提氢循环甲醇合成工艺具有相对最高的经济性,当电价降至0.2 CNY/(kW·h)以内时,该工艺的总成本费用可低于2684.24 CNY/t。 展开更多
关键词 绿氢 物质气化 催化转化 非催化转化 绿色甲醇 经济性分析
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煤与生物质共气化过程中工艺参数和焦结构对碱金属实时释放特性的影响规律
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作者 王昌 王焦飞 +4 位作者 白永辉 宋旭东 苏暐光 吕鹏 于广锁 《煤炭转化》 北大核心 2025年第6期90-101,共12页
研究了高温下煤与生物质共气化过程中碱金属释放特性的变化规律,为解决工业上碱金属高温释放对气化设备造成的腐蚀、积灰和结垢问题提供理论基础。以羊场湾煤(YCWC)和水稻秸秆(RS)为原料,利用自主搭建的可视化固定床-激光诱导击穿光谱... 研究了高温下煤与生物质共气化过程中碱金属释放特性的变化规律,为解决工业上碱金属高温释放对气化设备造成的腐蚀、积灰和结垢问题提供理论基础。以羊场湾煤(YCWC)和水稻秸秆(RS)为原料,利用自主搭建的可视化固定床-激光诱导击穿光谱仪联用系统(VFBLIBS),原位探究气化温度(900℃,1000℃,1100℃)、CO_(2)含量、原料掺混比例(m(YCWC):m(RS))等工艺参数对碱金属实时释放特性的影响规律,并结合多种表征,研究气化焦结构对碱金属释放的影响。结果表明:气化温度、原料掺混比和气氛是影响碱金属K和Na释放的关键因素。气化温度越高,K和Na的释放质量浓度极限、释放速率和释放率越大。Y_(1)R_(1)(50%YCWC和50%RS,wt)共气化温度从900℃升温至1100℃时,K的释放质量浓度极限从59.7mg/m^(3)增加至107.9 mg/m^(3)。在共气化过程中,YCWC对碱金属K的实时释放存在抑制作用。气化温度为900℃时,RS单独气化和Y_(1)R_(3)(25%YCWC和75%RS)共气化50s,156s和1260s时出现了K和Na的实时释放峰。1000℃和1100℃时,混合原料气化仅在50s和156 s时出现K和Na的实时释放峰。在共气化过程中,N_(2)-CO_(2)混合气氛中的CO_(2)体积分数越大,碱金属的释放质量浓度极限和释放速率越小。单独CO_(2)气氛可以同时促进热解阶段并抑制气化阶段K和Na释放。煤和生物质共气化过程中,碱金属可与煤中Si,Al矿物质和C—O—C键发生反应,进而对碱金属的释放起到抑制作用。 展开更多
关键词 煤与生物质气化 焦结构 碱金属 实时释放特性 LIBS 工艺参数
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基于介尺度模型的大型生物质流化床低温气化特性数值模拟研究
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作者 罗子丰 金保昇 凌影 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期625-633,共9页
传统双流体模型因忽略介尺度结构需依赖细网格模拟,难以实现工业级装置的高效计算。提出一种基于介尺度曳力模型(MSSD)的粗网格综合计算模型,建立流动-反应耦合框架。模型验证表明,MSSD模型能高效预测工业级流化床装置的气化特性。研究... 传统双流体模型因忽略介尺度结构需依赖细网格模拟,难以实现工业级装置的高效计算。提出一种基于介尺度曳力模型(MSSD)的粗网格综合计算模型,建立流动-反应耦合框架。模型验证表明,MSSD模型能高效预测工业级流化床装置的气化特性。研究发现:低温气化过程中,工业级装置在燃料空气当量比为0.200时气化效果最优;气化温度提升和空气预热均能强化反应效果,但高海拔环境需采用富氧气化技术以缓解产气热值下降;小麦秸秆含水率5%时产气热值最高;所有原料中橡胶的气化效果最佳;稻壳和树皮则需通过预热空气改善反应性能。该模型突破了传统细网格限制,为工业流化床反应器的优化设计与运行调控提供了可靠的理论工具与数据支撑。 展开更多
关键词 计算流体力学 物质气化 传热传质 流化床 介尺度曳力模型
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生物质气化生产α-烯烃工艺公用工程的生命周期评价及多目标优化
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作者 奚传栋 杨子旭 +1 位作者 曹晨熙 韩一帆 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第1期65-75,共11页
公用工程优化在节能减排中具有重要作用。为了有效提升生物质气化生产α-烯烃工艺的经济效益和环境绩效,采用非支配排序遗传算法II(NSGA-II),以经济成本和环境影响最小为目标,构建了生命周期公用工程系统多目标优化模型。分别选择煤、... 公用工程优化在节能减排中具有重要作用。为了有效提升生物质气化生产α-烯烃工艺的经济效益和环境绩效,采用非支配排序遗传算法II(NSGA-II),以经济成本和环境影响最小为目标,构建了生命周期公用工程系统多目标优化模型。分别选择煤、天然气和不凝气作为系统燃料,同时引入脱硫脱硝过程以满足SO_(2)和NO_(x)的排放标准。对比了优化前后工艺全流程的生命周期评价结果,验证了该优化方法的有效性。结果表明,在成本优先的情况下,选择煤和不凝气作为系统燃料能够获得较优的解决方案,其经济成本为115.56 CNY/h。在环境优先的情况下,选择天然气和不凝气作为系统燃料更具优势,其环境影响评价为3.92×10^(-12)h^(-1)。经过多目标优化(优化方案2B),工艺全流程的全球变暖潜力降低了24.54%,酸化潜力降低了30.55%,富营养化降低了4.20%,颗粒物降低了71.03%,其他环境影响类别评价亦有所改善。这验证了本文优化方法在促进α-烯烃生产工艺向可持续发展转型中的应用潜力。 展开更多
关键词 生命周期评价 物质气化 α-烯烃生产工艺 公用工程 多目标优化
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基于Aspen Plus模拟的生物质气化制甲醇系统评估
9
作者 崔东旭 徐越 +3 位作者 卫俊涛 刘现宁 李津津 陈登宇 《林产化学与工业》 北大核心 2025年第5期29-35,共7页
为了优化生物质气化制甲醇系统,寻找系统最佳运行工况,使用Aspen Plus对生物质气化、变换、氧化钙脱碳、制甲醇系统进行了模拟、计算和评估。系统使用稻壳作为原料,纯氧和水蒸气作为气化剂,探究了气化反应温度、氧气用量比值(ER)和水气... 为了优化生物质气化制甲醇系统,寻找系统最佳运行工况,使用Aspen Plus对生物质气化、变换、氧化钙脱碳、制甲醇系统进行了模拟、计算和评估。系统使用稻壳作为原料,纯氧和水蒸气作为气化剂,探究了气化反应温度、氧气用量比值(ER)和水气比对各反应器出口气体组成和流量、气化炉冷煤气效率、合成气氢碳比、甲醇和水蒸气产量的影响。结果表明:系统最优工况为ER 0.275、气化炉温度850℃、水气比值0.1,此时消耗100 kg/h稻壳,可产生42.63 kg/h甲醇和151.82 kg/h的水蒸气,冷煤气效率为77.78%,合成气氢碳比值为1.89。同样条件下当调节水气比值为0.3时,脱碳冷凝后的气体中H2纯度可达82.47%。因此,可以通过调节水气比,实现生物质绿色甲醇和绿氢的多生产模式。 展开更多
关键词 物质气化 气化温度 氧气用量比 甲醇
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生物质气化耦合绿氢制备绿色甲醇技术经济性分析
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作者 周君 张栋顺 +5 位作者 张永平 林再江 王勇 全恒立 刘立 裴长运 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第10期75-81,共7页
利用可再生能源制氢合成绿色甲醇可解决绿电消纳问题,也是二氧化碳减排的重要途径之一。为开展绿色甲醇项目方案设计,并评估项目的技术经济可行性,以东北某绿色甲醇项目为例,对生物质气化耦合绿氢制备绿色甲醇的技术路线和工艺流程进行... 利用可再生能源制氢合成绿色甲醇可解决绿电消纳问题,也是二氧化碳减排的重要途径之一。为开展绿色甲醇项目方案设计,并评估项目的技术经济可行性,以东北某绿色甲醇项目为例,对生物质气化耦合绿氢制备绿色甲醇的技术路线和工艺流程进行了论证。结合新能源发电的波动性,分时段调度控制,以项目经济性最优为目标,通过实时电量平衡法模拟匹配,获得了500 MW风电装机规模下的制氢规模为52000 m^(3)/h,有效储氢规模为2210000 m^(3),绿色甲醇规模为160000 t/a。在给定边界条件下,选取内部收益率、投资回收期、总投资收益率和资本金净利润率作为经济性指标。按照项目投资财务内部收益率(所得税后)为6%,反算绿色甲醇售价为5324.06 CNY/t,项目投资回收期(所得税后)为12.25 a,资本金财务内部收益率为11.91%,总投资收益率为4.19%,项目资本金净利润率为12.59%,项目在经济上合理可行。本研究所提项目方案具备一定可行性,满足相关标准及工程要求,可为后续绿色甲醇项目方案设计提供参考。 展开更多
关键词 可再生能源 绿色甲醇 物质气化 制氢 水电解
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不同碳减排下生物质气化制绿色甲醇的经济性分析
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作者 贺树民 彭万旺 王学云 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第6期89-96,共8页
双碳”背景下,为评估生物质制绿色甲醇经济性,对3种生物质气化制绿色甲醇方案(方案2在方案1基础上耦合了绿氢,方案3在方案2基础上进一步利用了前段工艺产生的CO_(2))进行了研究。假定生物质日处理量为2000 t、绿电价格为0.20 CNY/(k W&#... 双碳”背景下,为评估生物质制绿色甲醇经济性,对3种生物质气化制绿色甲醇方案(方案2在方案1基础上耦合了绿氢,方案3在方案2基础上进一步利用了前段工艺产生的CO_(2))进行了研究。假定生物质日处理量为2000 t、绿电价格为0.20 CNY/(k W·h)、绿氢价格为1.1 CNY/m^(3)和绿色甲醇销售价格为4500 CNY/t,考察了生物质价格对生物质气化制绿色甲醇方案年净利润、投资回收期、单位绿色甲醇运行成本和生产成本的影响。结果表明,当生物质价格为300 CNY/t,方案1年净利润、上缴所得税和投资回收期分别为5.53×10^(8)CNY/a、1.84×10^(8)CNY/a和4.4年,方案2分别为7.80×10^(8)CNY/a、2.60×10^(8)CNY/a和4.7年,方案3分别为9.37×10^(8)CNY/a、3.12×10^(8)CNY/a和5.2年。方案1单位绿色甲醇运行成本最低(1387 CNY/t),单位甲醇生产成本为1925 CNY/t。方案3绿色甲醇产量最高(67×10^(4)t/a),生物质价格相同条件下,方案3的年净利润、上缴所得税均高于方案1和方案2。方案1、方案2和方案3盈亏平衡点处绿色甲醇销售价格分别为1925 CNY/t、2433 CNY/t与2635 CNY/t。方案1年排放CO_(2)最高(56.3×10^(4)t),方案3工艺过程能够实现近零碳排放,当碳税价格为79.42 CNY/t,相较方案1、方案2,方案3年节省碳税支出分别为4470×10^(4)CNY/a、1950×10^(4)CNY/a。 展开更多
关键词 物质气化 绿色甲醇合成 耦合 绿氢 碳减排
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国内生物质气化研究热点、演进与趋势分析 被引量:1
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作者 赵嵩颖 魏任锋 陈雷 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期367-374,共8页
为客观全面地分析我国生物质气化领域的发展脉络及研究动态,以近30年关于“生物质气化”的1722篇文献作为数据源,利用知识图谱软件对发文量、机构及关键词等进行文献计量与内容分析,解析该领域的前沿热点和发展趋势。研究表明:生物质气... 为客观全面地分析我国生物质气化领域的发展脉络及研究动态,以近30年关于“生物质气化”的1722篇文献作为数据源,利用知识图谱软件对发文量、机构及关键词等进行文献计量与内容分析,解析该领域的前沿热点和发展趋势。研究表明:生物质气化发文量可分为初出萌芽期、蓬勃发展期和小幅下降期;我国生物质气化研究的热点集中在拓展生物质气化原料选择范围及优化气化技术、提高气化产物效率等方面,从重产率转向重社会效益。未来我国生物质气化的研究趋势为生物质原料外扩、气化反应机理、气化反应过程和气化产物高值化利用等方向。 展开更多
关键词 物质气化 研究热点 趋势分析 知识图谱 可视化分析
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生物质气化过程焦油裂解脱除技术
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作者 姚锡文 刘清华 +1 位作者 周浩东 许开立 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期890-896,共7页
为了明晰近年来生物质气化焦油裂解脱除技术的研究现状,针对生物质气化过程中焦油的产生机理及其热化学脱除等问题,采用文献研究、归纳总结和对比分析等方法对不同生物质气化炉气化技术及控制焦油原始排放方面的特点等进行了综述研究,... 为了明晰近年来生物质气化焦油裂解脱除技术的研究现状,针对生物质气化过程中焦油的产生机理及其热化学脱除等问题,采用文献研究、归纳总结和对比分析等方法对不同生物质气化炉气化技术及控制焦油原始排放方面的特点等进行了综述研究,分析了焦油热裂解脱除技术和催化裂解技术的发展,对比分析了不同焦油裂解催化剂的优缺点,指明了目前催化剂发展的主要方向,并指出将焦油催化裂解和物理脱除等方法集成到一起,如焦油催化裂解、重整、气液分离、电捕焦油等,是实现生物质气化工艺优化的一条有效途径. 展开更多
关键词 物质气化 焦油 热裂解 催化裂解 燃气净化
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生物质气化制合成气净化技术研究进展 被引量:7
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作者 高亚丽 田丽娜 +5 位作者 卫俊涛 于广锁 王辅臣 黄安奎 徐德良 张书 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期168-180,共13页
主要综述了合成气中各种污染物的气体净化技术,根据处理方式和处理温度的不同,可分为冷/热气体净化。对于固体颗粒物污染物,冷/热气体净化都采用物理去除的方式;焦油冷气体净化一般采用物理分离方式,而热气体净化可以通过高温热裂解或... 主要综述了合成气中各种污染物的气体净化技术,根据处理方式和处理温度的不同,可分为冷/热气体净化。对于固体颗粒物污染物,冷/热气体净化都采用物理去除的方式;焦油冷气体净化一般采用物理分离方式,而热气体净化可以通过高温热裂解或气化过程加入催化剂实现;含氮污染物易溶于水,因此冷气体净化大多选择用水、酸性或有机溶剂直接吸收,热气体净化通常用催化氧化的方式;相比于含氮污染物,含硫污染物使用冷气体净化既可以选择液体溶剂吸收,又可以使用多孔碳材料等固体吸附剂进行吸附,金属氧化物被认为在高温下对含硫污染物有好的吸附性能。在冷气体净化中氯化物的去除一般通过氯化铵(NH_(4)Cl)沉积和氯化氢(HCl)蒸气吸收两种机制进行,在热气体净化中金属可以与卤化物以卤化物盐的形式一起被去除。 展开更多
关键词 物质气化 合成气 净化 污染物 冷气体 热气体
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基于物理信息神经网络的生物质气化产物分布预测方法 被引量:4
15
作者 邓志平 任少君 +2 位作者 翁琪航 朱保宇 司风琪 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期719-726,共8页
机器学习方法已经在生物质气化建模中展现出广阔的应用前景。然而,机器学习模型主要依赖于实验数据,并不考虑气化中的反应机理,在数据样本不充分的情况下模型所表现出的实际关联特性与机理规律之间存在严重偏差。为此,提出一种基于物理... 机器学习方法已经在生物质气化建模中展现出广阔的应用前景。然而,机器学习模型主要依赖于实验数据,并不考虑气化中的反应机理,在数据样本不充分的情况下模型所表现出的实际关联特性与机理规律之间存在严重偏差。为此,提出一种基于物理信息神经网络(PINN)的生物质气化产物分布预测方法,该方法将真实实验数据与先验机理进行无缝衔接,在人工神经网络(ANN)模型中嵌入边界约束和关键参数间的单调性关系,通过自动微分技术进行辅助优化,实现模型的高效训练。结果表明:PINN模型的决定系数大于0.89,均方根误差小于4%,其总体预测精度要优于随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和ANN 3种纯拟合机器学习模型;PINN模型能够严格服从边界约束和先验机理单调性关系,表现出更好的可解释性和泛化能力。 展开更多
关键词 物质气化 机器学习模型 物理信息神经网络 机理约束
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生物质气SOFC-MGT联合发电系统性能研究
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作者 张小桃 李可欣 +1 位作者 李书豪 王爱军 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第S1期467-473,共7页
为了提高生物质的能源利用效率,搭建了生物质气化耦合固体氧化物燃料电池及微型燃气轮机的联合发电系统模型,并验证了模型的合理性。选取松木作为燃料,随着生物质气化空燃比和含水率的改变,研究系统输出功率和系统发电效率的变化规律,... 为了提高生物质的能源利用效率,搭建了生物质气化耦合固体氧化物燃料电池及微型燃气轮机的联合发电系统模型,并验证了模型的合理性。选取松木作为燃料,随着生物质气化空燃比和含水率的改变,研究系统输出功率和系统发电效率的变化规律,并分析固体氧化物燃料电池的工作温度对系统的影响。结果表明:随着生物质气化空燃比的增大,气化效率和耦合发电系统的输出功率和系统效率都有一最佳值,松木含水率为6.25%时,系统输出功率最高可达97.74 kW,系统发电效率为34.3%,在此工况下改变燃料电池运行温度,系统发电效率随温度先升高后缓慢下降,在温度升高至1 200℃时系统达到最大发电效率37.8%;在相同的气化炉输入生物质质量流量的条件下,不同的生物质含水率对应一最大的系统输出功率和系统发电效率;并且随着含水率的提高,系统输出功率减少但发电效率升高;在含水率为20%时,最大输出功率和系统发电效率分别为96.57 kW和40.71%。 展开更多
关键词 物质气化 固体氧化物燃料电池 松木含水率 发电效率 性能分析
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电力市场环境下生物质气化耦合燃煤机组与风电场联合自调度优化策略 被引量:4
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作者 郭旭升 娄素华 +1 位作者 张金平 李湃 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第16期6334-6346,I0006,共14页
利用生物质气化耦合燃煤发电技术可以提升火电机组的燃料及运行灵活性,从而促进风电的高水平消纳,同时实现生物质能的有效开发利用。该文首先建立反映生物质气化耦合热电联产机组内部能流过程和外部出力特性的运行模型。然后,从能源供... 利用生物质气化耦合燃煤发电技术可以提升火电机组的燃料及运行灵活性,从而促进风电的高水平消纳,同时实现生物质能的有效开发利用。该文首先建立反映生物质气化耦合热电联产机组内部能流过程和外部出力特性的运行模型。然后,从能源供应商视角出发,给出耦合机组与风电场联合参与日前、日内和实时平衡市场的多阶段决策框架,提出反映联合体期望收益和条件风险价值的多目标自调度策略。最后,利用基于字典优化框架的增强ε约束法,给出构建帕累托前沿的多目标优化求解流程。以一台350 MW燃煤热电联产机组和一座600 MW风电场构成的联合体为例进行分析。结果可知,增设生物质气化子系统和联合运行能够使其经济效益提升6%左右,同时有利于降低能源供应商的运营风险。 展开更多
关键词 物质气化耦合技术 燃煤热电联产机组 风电出力 联合运行 自调度策略
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生物质气化原位吸储氢吸附强化水汽变换制氢
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作者 杨铁兵 吴凯 +2 位作者 豆斌林 李蔚 张华 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期15-19,共5页
为研究废樟木生物质原料空气气化,通过吸氢材料(Mg_(2)Ni)原位吸储氢WGS(水汽变换)制取纯氢气,通过Aspen Plus搭建生物质气化吸附强化制氢模型,研究温度、空气当量比、Mg_(2)Ni储氢材料用量和蒸汽与碳摩尔比x_(S/C)对原位储氢生物质气... 为研究废樟木生物质原料空气气化,通过吸氢材料(Mg_(2)Ni)原位吸储氢WGS(水汽变换)制取纯氢气,通过Aspen Plus搭建生物质气化吸附强化制氢模型,研究温度、空气当量比、Mg_(2)Ni储氢材料用量和蒸汽与碳摩尔比x_(S/C)对原位储氢生物质气化吸附强化水汽变换制氢的影响。结果表明:添加Mg_(2)Ni储氢材料原位吸储氢强化了WGS反应,提高了氢气的产率和一氧化碳转化率,加热Mg_(2)NiH_(4)释放纯氢气;水蒸气含量的增加促进了WGS反应并抑制了甲烷反应;在能量分析中,生成的氢气能量占系统输入总能量的42.7%,为系统输入总[火用]的54.9%,说明通过吸氢材料原位吸附来制取氢气可以获得高质量的氢气,并在加热吸附剂的过程中获得纯氢气。 展开更多
关键词 物质气化 水汽变换 原位H_(2)吸附 纯氢的制备 能量分析
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基于数据增强和模型迁移的生物质气化产物分布预测方法
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作者 任少君 朱保宇 +3 位作者 翁琪航 张逸佳 邓志平 司风琪 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期7309-7320,I0017,共13页
生物质气化产物预测对于实现气化炉精准调控具有重要意义。机器学习方法计算速度快、拟合精度高,但由于实验样本不足,难以构建高可信预测模型。为此,该文提出基于数据增强和模型迁移的生物质气化产物分布预测方法。首先,构建生物质气化... 生物质气化产物预测对于实现气化炉精准调控具有重要意义。机器学习方法计算速度快、拟合精度高,但由于实验样本不足,难以构建高可信预测模型。为此,该文提出基于数据增强和模型迁移的生物质气化产物分布预测方法。首先,构建生物质气化动力学模型并生成充足仿真数据来实现样本增强;然后,建立基于仿真数据的神经网络预训练模型,并在预训练模型基础上增加线性和非线性校准网络,利用实验数据对校准网络进行更新,将预训练模型迁移至与实验数据适配的特征空间。最后,采用该方法构建某木质生物质的气化预测模型,结果表明,该方法仅用4组训练样本就能够准确预测5组测试样本,其中决定性系数R~2为0.98,均方根误差为0.64%。与现有方法相比,该文方法在模型泛化和可解释方面均表现出一定优势。 展开更多
关键词 物质气化 气化产物 预测 机器学习 模型迁移 数据增强
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气流床条件下木屑高温水蒸气气化特性试验研究 被引量:1
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作者 党洪玉 任强强 +1 位作者 衡禹乾 李润东 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期796-807,共12页
在滴管炉开展了木屑高温气化实验,研究气流床条件下温度与水蒸气比例对木屑气化的气相与固相产物的影响。使用煤气分析仪分析气相产物,结果表明,温度升高有利于合成气中H_(2)产生、碳转化率及气体产率,温度为1300℃时碳转化率达到90.65... 在滴管炉开展了木屑高温气化实验,研究气流床条件下温度与水蒸气比例对木屑气化的气相与固相产物的影响。使用煤气分析仪分析气相产物,结果表明,温度升高有利于合成气中H_(2)产生、碳转化率及气体产率,温度为1300℃时碳转化率达到90.65%、气体产率达到1.98 m^(3)/kg;水蒸气通入有利于H_(2)的产生,但是会降低合成气中有效气体(H_(2)、CO)的产量,H_(2)/CO会随着S/B的增加而增大,S/B为2.5时H_(2)/CO达到2.89。SEM固相产物微观形貌分析表明,随着温度升高和S/B比增加,气化残炭表面逐渐附着一层球状颗粒;进一步XRD固相产物物相分析表明,这些颗粒由高温条件下无机元素的固相反应聚集形成;XPS固相产物含碳官能团分析表明,温度的升高会使得气化残炭中C−C/C−H键分解断裂,形成C=O、C−O与−COO。 展开更多
关键词 物质气化 气流床 水蒸气气化 高温条件 S/B
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