本文選題：生物質(zhì) + 煤��； 參考：《沈陽(yáng)工程學(xué)院》2015年碩士論文

【摘要】：世界能源形勢(shì)的日趨緊張,生態(tài)環(huán)境給人類帶到的災(zāi)難越來(lái)越嚴(yán)重,積極合理開(kāi)發(fā)利用無(wú)污染的綠色新能源是解決問(wèn)題的重中之重。生物質(zhì)能作為唯一的碳基綠色能源,正日益受到全世界的矚目。潔凈高效利用生物質(zhì)能源,對(duì)于建立多元能源體系、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡、保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。生物質(zhì)與煤混合氣化技術(shù),不僅減少了化石能源的消耗,同時(shí)合理地利用了生物質(zhì)能源,符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。天津某公司根據(jù)天津市政府的規(guī)劃,在循環(huán)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)煤氣化裝置,同時(shí)要煤氣化裝置能夠處理附近棉田出產(chǎn)的棉桿和木耳養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的廢料碎木屑。為了對(duì)煤氣化裝置的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)支持,委托沈陽(yáng)工程學(xué)院生物質(zhì)利用沈陽(yáng)市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分析棉桿/木屑與煤共氣化/熱解過(guò)程中的相互作用情況。結(jié)合國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)與煤共熱解氣化的研究進(jìn)展,本文以生物質(zhì)(棉桿、木屑)和褐煤為研究對(duì)象,在不同工況條件下(熱解氣氛、升溫速率、混合方式)深入研究生物質(zhì)與煤共熱解過(guò)程中相互作用。首先對(duì)生物質(zhì)(棉桿、木屑)和煤進(jìn)行單獨(dú)熱解實(shí)驗(yàn),改變熱解過(guò)程的氣氛和升溫速率,得出各熱解過(guò)程的TG曲線。結(jié)果表明:在N2氣氛下的熱解過(guò)程,生物質(zhì)和煤的主要熱解溫度區(qū)間差異較大,棉桿(250～350℃)、木屑(280～400℃)、煤(400～500℃);在氣化氣氛下的熱解過(guò)程,棉桿在800℃以后發(fā)生二次氣化反應(yīng),而木屑和煤均則沒(méi)有發(fā)生二次反應(yīng);升溫速率對(duì)于生物質(zhì)和煤的單獨(dú)熱解過(guò)程影響不明顯。然后進(jìn)行生物質(zhì)與煤混合熱解的熱重實(shí)驗(yàn),改變熱解過(guò)程的氣氛、升溫速率及混合方式,得出各工況下共熱解過(guò)程的TG曲線。將生物質(zhì)和煤?jiǎn)为?dú)熱解過(guò)程的各溫度點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按混合比例進(jìn)行折算,得到共熱解過(guò)程的理論值,用實(shí)驗(yàn)值減去理論值得出差值,繪制出差值曲線,通過(guò)觀察對(duì)比差值曲線,得出共熱解過(guò)程中相互作用的產(chǎn)生及改變。結(jié)果表明:N2氣氛下,升溫速率為60℃/min,采用均勻混合方式時(shí),棉桿與煤共熱解過(guò)程中的協(xié)同作用表現(xiàn)最強(qiáng)烈,在350℃達(dá)到峰值;木屑與煤共熱解過(guò)程中,升溫速率在20℃/min時(shí),抑制作用表現(xiàn)最小,隨著升溫速率的增加,均在360℃時(shí)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抑制作用。氣化氣氛下,木屑與煤共熱解過(guò)程,在360℃左右表現(xiàn)出微弱的協(xié)同作用,過(guò)程中相互作用整體表現(xiàn)不明顯;棉桿與煤共熱解過(guò)程,均在900℃時(shí)協(xié)同作用表現(xiàn)強(qiáng)烈,且均勻混合時(shí)達(dá)到最大。對(duì)上述各實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析,采用Coats-Redferm法得出各熱解過(guò)程的活化能E值。結(jié)果表明:單獨(dú)熱解時(shí),各工況條件下煤熱解過(guò)程的E值均高于生物質(zhì),木屑熱解過(guò)程中的E值均略高于棉桿;升溫速率的增加,生物質(zhì)與煤的共熱解過(guò)程表現(xiàn)出活化能增加的趨勢(shì);混合方式對(duì)于共熱解過(guò)程中的活化能沒(méi)有顯著影響,但混合熱解過(guò)程中的活化能均低于生物質(zhì)和煤的單獨(dú)熱解。最后深入探討研究生物質(zhì)與煤共熱解過(guò)程中相互作用的產(chǎn)生機(jī)理,以及不同因素對(duì)于相互作用的影響。從堿金屬、氣氛、溫度及升溫速率這四個(gè)方面分析對(duì)相互作用的影響機(jī)理,主要體現(xiàn)在活化能、最大熱解速率、催化反應(yīng)、碳原子晶格結(jié)構(gòu)及排列方式、顆粒結(jié)構(gòu)等方面的變化,從而最終表現(xiàn)出不同的結(jié)果。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)生物質(zhì)與煤混合氣化過(guò)程中煤的氣化速度和煤?jiǎn)为?dú)氣化進(jìn)行分析對(duì)比。首先根據(jù)各熱解過(guò)程的TG曲線求出氣化速度,然后分析各種情況下煤主熱解溫度區(qū)間內(nèi)的氣化速度,最后求出共氣化過(guò)程煤的氣化速度較煤?jiǎn)为?dú)氣化時(shí)的速度變化相對(duì)量。棉桿與煤共氣化過(guò)程中煤的氣化速度較煤?jiǎn)为?dú)氣化過(guò)程中煤的氣化速度大約提高了 4.2%～9.1%;木屑與煤共氣化過(guò)程,大約提高了 8.3%～10.6%。
[Abstract]:The energy situation in the world is becoming more and more tense. The ecological environment has brought more and more serious disasters to mankind. It is the most important problem to actively rationally develop and utilize the new green energy without pollution. As the only carbon based green energy, the biomass energy is becoming more and more attractive to the whole world. The meta energy system, maintaining the balance of the ecosystem and ensuring the sustainable development of the society and economy is of great practical significance. Biomass and coal gasification technology not only reduces the consumption of fossil energy, but also makes use of biomass energy rationally. It is in line with the strategic requirements of the national sustainable development. A company in Tianjin is based on the government of Tianjin. The plan is to build a coal gasification unit in the circular economy area, and at the same time, the coal gasification unit can handle the scraps of scrap wood produced by the cotton rod and the wooden ear breeding industry produced by the nearby cotton field. In order to provide the basic design parameters for the design of the coal gasification plant, the Shenyang Institute of Engineering bioquality is entrusted to the Key Laboratory of Shenyang to analyze the cotton rod / sawdust. In the process of CO gasification / pyrolysis of coal, combined with the research progress of CO thermal decomposition of biomass and coal at home and abroad, biomass (cotton rod, wood chip) and lignite are studied in this paper. The interaction between biomass and coal during CO pyrolysis under different conditions (pyrolysis atmosphere, heating rate, mixing mode) is studied. The pyrolysis experiments of biomass (cotton rod, wood chip) and coal were carried out to change the atmosphere and heating rate of the pyrolysis process, and the TG curves of the pyrolysis process were obtained. The results showed that the main pyrolysis temperature range of biomass and coal in N2 atmosphere was different, the cotton rod (250~350), wood chips (280~400 degrees C) and coal (400~500 degrees C); In the process of pyrolysis in the atmosphere of gasification, the cotton rod has two gasification reactions after 800 C, while the wood and coal have no two reactions. The heating rate has no obvious influence on the separate pyrolysis of biomass and coal. Then, the thermogravimetric experiment of biomass and coal pyrolysis is carried out to change the atmosphere, heating rate and mixing of the pyrolysis process. The TG curves of CO pyrolysis under various working conditions are obtained. The experimental data of each temperature point in the pyrolysis process of biomass and coal are converted to the theoretical value of the co pyrolysis process. The theoretical value of the co pyrolysis process is obtained. The theoretical value is reduced by the experimental value, and the travel value curve is drawn and the difference curve is passed through the observation and contrast, and the co pyrolysis process is obtained. The result shows that the heating rate is 60 /min under the atmosphere of N2, the synergistic effect of the co pyrolysis of the cotton rod and coal is the strongest and the peak value is reached at 350 C when the co pyrolysis of the coal is used in the process of CO pyrolysis. In the gasification atmosphere, the co pyrolysis process of wood chips and coal showed a weak synergistic effect at about 360 C, and the overall performance of the interaction was not obvious in the process of gasification. The co pyrolysis of cotton rod and coal was both strong at 900 C and reached the maximum at the time of uniform mixing. The reaction kinetics analysis was carried out in the experiment, and the activation energy E value of each pyrolysis process was obtained by Coats-Redferm method. The results showed that the E value of coal pyrolysis process was higher than that of biomass under the condition of separate pyrolysis. The E value in the pyrolysis of wood chips was slightly higher than that of the cotton rod; the rate of heating rate increased and the co pyrolysis of biomass and coal showed the process of pyrolysis. The activation energy is increasing, and the mixing method has no significant effect on the activation energy in the co pyrolysis process, but the activation energy in the mixed pyrolysis process is lower than the pyrolysis of biomass and coal. Finally, the mechanism of the interaction of biomass and coal in the process of CO pyrolysis and the influence of different factors on the interaction are discussed. From the four aspects of alkali metal, atmosphere, temperature and heating rate, the influence mechanism of the interaction is analyzed, which is mainly reflected in the changes of activation energy, maximum pyrolysis rate, catalytic reaction, lattice structure and arrangement of carbon atoms, particle structure and so on, and finally shows different results. The gasification rate of coal and coal gasification in the mixed gasification process are analyzed and compared. First, according to the TG curve of each pyrolysis process, the gasification speed is calculated. Then the gasification rate in the main pyrolysis temperature range is analyzed. Finally, the gasification rate of coal in the process of CO gasification is compared with that of the coal gasification. The gasification rate of coal in the process of CO gasification of rod and coal is about 4.2% ~ 9.1% higher than that of coal in the process of coal gasification alone. The process of CO gasification of wood and coal has increased by about 8.3% ~ 10.6%..
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工程學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK6;TK175

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本文編號(hào)：1963285