B/C指的是输入的生物质与煤的比值,由于本工艺的特殊性,一方面依靠生物质和焦炭进行气化,另一方面需要煤来提供相应的热量维持炉内的高温,如何充分合理地利用生物质这种可再生能源是本书研究的最根本的问题,所以需要研究B/C来确定利用生物质的最优方案。在本书中研究了不同B/C下所产气体组分的变化情况、气体热值的变化情况和产氢量的变化情况等。
图5.11显示了在S/B=1.43,T=960℃条件下,B/C变化对气体产物的影响。由图可知,随着B/C的增加,H2的浓度有一定增加,其他各组分浓度变化不大。
图5.11 不同B/C下的气体组分(S/B=1.43,T=960℃)
图5.12显示了在S/B=1.43,T=960℃条件下,不同B/C和不同时间条件下,气化炉出口处的H2的浓度变化情况。由图5.12可知,在煤气化区和稀相区,B/C越大氢气浓度越高,在生物质气化区则是正好相反,这是由于在不同B/C情况下,氢气的浓度变化的时间点各不相同。例如,B/C=0.5的曲线,第一个变化点出现在t=0.446 s,说明最初进入炉内的水蒸气进行煤气化和生物质气化的时间一共是0.446 s,若第二个变化点出现在1.48 s,则说明炉内的反应达到动态平衡的时间为1.48 s,而其他曲线的时间变化点都往后推迟了,这主要是因为B/C的变化导致了煤层厚度和生物质层厚度产生了变化,所以相应反应的时间也产生了变化。
图5.12 不同B/C和不同反应时间条件下的氢气产量(S/B=1.43,T=960℃)(www.daowen.com)
图5.13显示了在S/B=1.43,T=960℃条件下,随着B/C的变化,气化炉中处不同位置H2的浓度变化。由图5.13可知,H2的产生主要集中在密相区,而在密相区的煤气化区的H2浓度曲线的斜率要大于生物质气化区域,这说明在煤气化区的气化速度要高于生物质气化区,但这并不能说明煤的比例越多越好,相反,生物质比例提高能提高最后的H2浓度,其原因,一方面,是提供更多的生物质能产生更多的热解气,热解气中含有H2;另一方面,同样重量的生物质有更小的堆积密度,所以生物质气化区域更高,使得焦炭有更多时间发生气化反应从而达到更好的气化效果。
图5.14显示了在S/B=1.43,T=960℃条件下,B/C变化对所产气体热值的影响。由图5.14可知,随着B/C的增大,所产气体热值也在增大,所以在气化时应尽量增大B/C值。根据实验实测数据,当B/C>4时,供煤量过少,将导致燃烧阶段无法提供足够的热量,所以本模型认为最佳的B/C=4。
图5.13 不同B/C和不同床层高度条件下的H2产量(S/B=1.43,T=960℃)
图5.14 不同B/C下的LHV(S/B=1.43,T=960℃)
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