0 引言
1 实 验
1.1 实验原料
Fig. 1 Photographs of Chinese medicine residue (left) and construction formwork material (right)图1 原料中药渣(左)和建筑模板料(右)的照片 |
Table 1 Industrial analysis and elemental analysis of raw materials表1 原料的工业分析及元素分析 |
原料 | 工业分析/% | 高位热值/(MJ/kg) | 元素分析/% | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
挥发分 | 固定碳① | 灰分 | 水分 | C | H | N | S | O② | ||
中药渣 | 83.50 | 15.37 | 1.13 | 24.92 | 13.56 | 46.19 | 6.27 | 0.22 | 0.01 | 6.18 |
建筑模板料 | 77.49 | 20.48 | 2.03 | 25.86 | 15.45 | 46.13 | 6.24 | 3.26 | 0.02 | 42.32 |
①固定碳 = 100 - 挥发分 - 灰分;②O = 100 - C - H - N - S - 灰分。 |
1.2 实验装置与采样方法
Fig. 2 Top-suction fixed-bed gasifier device图2 上吸式固定床气化炉装置 |
Fig. 3 Schematic diagram of gas acquisition device图3 燃气采集装置示意图 |
1.3 实验流程和计算方法
2 结果与讨论
2.1 空气气氛对两种原料气化过程的影响
Fig. 4 Temperature (a) and pressure (b) changes in the furnace with air as gasification medium图4 以空气为气化介质的炉内温度(a)和压力(b)变化 |
Table 2 Gas composition and calorvalue obtained by using Chinese medicine residue and construction formwork material as raw material and air as medium表2 以中药渣和建筑模板料为原料、空气为介质条件下的燃气组分及热值 |
原料 | 组分含量/% | 燃气热值/(MJ/m3) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
CO2 | O2 | CO | CH4 | H2 | N2 | ||
中药渣 | 7.53 | 0.80 | 25.85 | 1.80 | 11.62 | 52.43 | 5.2 |
建筑模板料 | 8.76 | 0.75 | 25.05 | 1.86 | 14.65 | 48.93 | 5.4 |
2.2 空气-蒸汽气氛对两种原料气化的影响
Fig. 5 Temperature (a) and pressure (b) changes in the furnace with air-steam as gasification medium图5 以空气-蒸汽为气化介质的炉内温度(a)和压力(b)变化 |
Table 3 Gas composition and calorific value results of Chinese medicine residue and construction formwork material by using air-steam as the medium表3 以空气-蒸汽为介质,中药渣和建筑模板料燃气组分及热值结果 |
原料 | 组分含量/% | 燃气热值/(MJ/m3) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
CO2 | O2 | CO | CH4 | H2 | N2 | ||
中药渣 | 8.02 | 0.71 | 26.96 | 2.07 | 16.12 | 46.12 | 6.0 |
建筑模板料 | 7.99 | 0.75 | 28.70 | 2.45 | 18.41 | 41.70 | 6.5 |
2.3 两种原料气化效率和燃气产率对比分析
Table 4 Gasification efficiency and gas yield by using construction formwork and Chinese medicine residue as raw material表4 以建筑模板料和中药渣为原料的气化效率和燃气产率 |
原料 | 燃气总量/ (m3/h) | 气化炉气化效率/% | 燃气产率/ (m3/kg) |
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建筑模板料 | 7 212.81 | 84.01 | 2.40 |
中药渣 | 6 152.57 | 80.17 | 2.05 |
2.4 系统物料平衡及气化炉-燃气锅炉系统综合效率分析
Table 5 Energy balance of the system 单位:GJ/h |
项目 | 数值 |
---|---|
中药渣原料输入热量Q1 | 40.675 |
冷却水换热带走热量Q2 | 3.925 |
气化炉散热量Q3 | 0.662 |
炉底排渣带走热量Q4 | 3.479 |
燃气带走热量Q5 | 32.609 |
锅炉给水热量Q6 | 0.995 |
蒸汽输出热量Q7 | 29.999 |
锅炉散热量Q8 | 1.017 |
锅炉排污带走热量Q9 | 0.683 |
烟气带走热量Q10 | 1.497 |
Fig. 6 Diagram of material balance图6 物料平衡图 |
Fig. 7 Diagram of energy balance图7 能量平衡图 |
Table 6 Comprehensive thermal efficiency of the system表6 系统综合热效率 |
原料 | 吨产蒸汽量[31]/ (t/t) | 吨蒸汽耗量/ (kg/t) | 燃气产率/ (m3/kg) |
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中药渣 | 3.60 | 277.78 | 2.05 |
建筑模板料 | 4.30 | 232.56 | 2.40 |