本文關(guān)鍵詞：生物質(zhì)氣流床氣化特性及半焦氣化動(dòng)力學(xué)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著化石燃料資源的日益減少以及化石燃料利用過程對(duì)環(huán)境造成的巨大破壞，生物質(zhì)能的資源化利用正受到越來越多的重視。石油是能源中最短缺的資源，而生物質(zhì)能是唯一能轉(zhuǎn)變成液體燃料的可再生資源，如何能有效地把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料成為研究的熱點(diǎn)。本文在分析了生物質(zhì)問接液化的優(yōu)點(diǎn)之后，提出了利用氣流床氣化生物質(zhì)制取合成氣。在論證氣流床氣化可行性的基礎(chǔ)上，通過搭建小型實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采用試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合方式，開展了氣流床氣化特性、半焦氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及灰熔融特性研究。研究結(jié)果對(duì)于了解生物質(zhì)氣流床氣化機(jī)理具有重要的意義，為今后的相關(guān)技術(shù)的研發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本文首先論證了生物質(zhì)氣流床氣化制取合成氣可行性及路線選擇，并綜述了生物質(zhì)氣流床氣化在國內(nèi)外的研究狀況。根據(jù)氣流床氣化的原理，自行設(shè)計(jì)了小型氣流床氣化實(shí)驗(yàn)臺(tái)，介紹了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的概況以及各組成部分的性能，并研究了氣化爐內(nèi)的流場與溫度場。 選用常見生物質(zhì)在氣化爐中進(jìn)行了熱解、純氧氣化、水蒸汽氣化等研究，考察了原料粒度、O/B、S/B、溫度等因素對(duì)熱解氣化產(chǎn)物的影響。實(shí)驗(yàn)表明，粒度越小，越有利于氣體產(chǎn)物的生成；O/B增加，促進(jìn)碳轉(zhuǎn)化率增加，但H_2產(chǎn)量減少，CO產(chǎn)量先增加后減少，不同的生物質(zhì)存在一個(gè)最佳的O/B范圍；S/B增大有利于H_2產(chǎn)量增加，H_2/CO達(dá)到1.35，CO_2濃度也增加，S/B控制在0.6～0.8左右H_2的產(chǎn)量最大；溫度升高有利于碳轉(zhuǎn)化率增大，冷煤氣效率及H_2濃度增加，，1400℃水蒸汽氣化時(shí)，H_2/CO達(dá)到1.6。 在設(shè)計(jì)氣化爐與模擬氣化反應(yīng)過程時(shí)，需要熱解與氣化的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，本文研究了生物質(zhì)半焦水蒸汽氣化與CO_2氣化的動(dòng)力學(xué)特性。研究表明三種生物質(zhì)的反應(yīng)活性表現(xiàn)出相同的趨勢，隨著轉(zhuǎn)化率的增加，反應(yīng)速率先增加后減少，反應(yīng)性一直增加，同時(shí)發(fā)現(xiàn)不同半焦的反應(yīng)性存在一定的差異，另外水蒸汽氣化的反應(yīng)速率是CO_2氣化時(shí)的2倍。水蒸汽氣化可以采用未反應(yīng)收縮核模型來描述，CO_2氣化則采用混合模型比較精確。 為了能夠滿足氣流床氣化爐液態(tài)排渣的要求，研究了生物質(zhì)灰的性質(zhì)及其熔融特性。選用煤基添加劑CaO/Fe_2O_3以及低灰熔點(diǎn)的煤灰作為助熔劑，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Fe_2O_3與煤灰添加適量時(shí)能夠較好地降低稻殼灰熔點(diǎn)；助熔劑對(duì)半焦氣化存在一定的催化作用，但添加量存在一個(gè)最佳值。
【關(guān)鍵詞】：生物質(zhì) 氣流床 氣化 反應(yīng)性 灰熔融性
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TK229
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 開發(fā)生物質(zhì)能的意義10-11
• 1.2 生物質(zhì)能開發(fā)利用現(xiàn)狀與前景11-13
• 1.3 本文研究背景及生物質(zhì)液化技術(shù)的發(fā)展13-18
• 1.3.1 生物質(zhì)熱解制取生物油13-14
• 1.3.2 生物化學(xué)法生產(chǎn)燃料乙醇14
• 1.3.3 生物柴油技術(shù)14-15
• 1.3.4 生物質(zhì)間接液化15-18
• 1.4 本文研究內(nèi)容18-19
• 第二章 生物質(zhì)氣流床氣化可行性分析及研究現(xiàn)狀19-32
• 2.1 生物質(zhì)氣流床氣化可行性分析19-25
• 2.1.1 氣流床氣化的基本原理19-21
• 2.1.2 生物質(zhì)制取合成氣系統(tǒng)途徑的選擇21-25
• 2.2 生物質(zhì)氣流床氣化研究進(jìn)展25-31
• 2.2.1 荷蘭能源研究所(ECN)25-27
• 2.2.2 德國化學(xué)技術(shù)研究所與科林集團(tuán)(CHOREN)27-28
• 2.2.3 荷蘭BTG28-29
• 2.2.4 瑞典皇家工學(xué)院(KTH)與ECN29-30
• 2.2.5 意大利研究機(jī)構(gòu)30-31
• 2.2.6 國內(nèi)研究狀況31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第三章 生物質(zhì)氣流床氣化小型實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)與調(diào)試32-40
• 3.1 引言32
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)目標(biāo)32
• 3.1.2 設(shè)計(jì)基本參數(shù)32
• 3.2 生物質(zhì)氣流床設(shè)計(jì)32-36
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體布局32-33
• 3.2.2 氣化爐主體反應(yīng)器33-34
• 3.2.3 給料裝置及其特性34-35
• 3.2.4 氣化劑預(yù)熱系統(tǒng)35-36
• 3.2.5 合成氣預(yù)處理系統(tǒng)與氣體檢測系統(tǒng)36
• 3.3 單顆粒生物質(zhì)在氣流床內(nèi)的運(yùn)動(dòng)特性36-39
• 3.3.1 氣化爐流場狀態(tài)分析36-37
• 3.3.2 停留時(shí)間的估算37-38
• 3.2.3 反應(yīng)爐內(nèi)流動(dòng)與溫度特性的模擬38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 生物質(zhì)在高溫氣流床中的熱解與氣化研究40-57
• 4.1 引言40
• 4.2 生物質(zhì)在氣流床中的快速熱解40-47
• 4.2.1 試驗(yàn)步驟及與數(shù)據(jù)處理方法41-43
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論43-47
• 4.2.2.1 熱解溫度對(duì)生物質(zhì)快速熱解產(chǎn)物分布的影響43
• 4.2.2.2 熱解溫度對(duì)不可凝氣體產(chǎn)物分布的影響43-44
• 4.2.2.3 熱解溫度對(duì)半焦結(jié)構(gòu)的影響44-46
• 4.2.2.4 顆粒粒度對(duì)熱解產(chǎn)物的影響46-47
• 4.3 生物質(zhì)在氣流床中的純氧氣化特性47-52
• 4.3.1 氧氣生物質(zhì)比對(duì)氣化的影響47-48
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)處理48
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論48-52
• 4.3.3.1 氧氣生物質(zhì)比對(duì)氣化產(chǎn)物的影響48-51
• 4.3.3.2 溫度對(duì)純氧氣化的影響51-52
• 4.4 生物質(zhì)在氣流床中水蒸汽氣化特性52-55
• 4.4.1 水蒸汽對(duì)生物質(zhì)氣化的影響52
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)處理方法52-53
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析53-55
• 4.4.3.1 水蒸汽生物質(zhì)比對(duì)氣化產(chǎn)物組成的影響53-54
• 4.4.3.2 溫度對(duì)水蒸汽氣化的影響54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 第五章 生物質(zhì)半焦氣化動(dòng)力學(xué)研究57-78
• 5.1 引言57-61
• 5.1.1 焦炭氣化過程及影響因素57-58
• 5.1.2 焦炭氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程58-61
• 5.2 生物質(zhì)半焦水蒸汽氣化動(dòng)力學(xué)研究61-70
• 5.2.1 C+steam的反應(yīng)機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究61-63
• 5.2.2 生物質(zhì)半焦制備63
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)方法63-64
• 5.2.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)檢測與處理64
• 5.2.5 試驗(yàn)結(jié)果討論及分析64-70
• 5.2.5.1 溫度對(duì)生物質(zhì)半焦氣化產(chǎn)物的影響64-66
• 5.2.5.2 各種生物質(zhì)半焦的反應(yīng)性66-67
• 5.2.5.3 生物質(zhì)半焦水蒸汽氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)確定67-70
• 5.3 生物質(zhì)半焦CO_2反應(yīng)性研究70-77
• 5.3.1 C+CO_2的反應(yīng)機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究70-71
• 5.3.2 生物質(zhì)焦炭與CO_2反應(yīng)性測定方法71
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理71-72
• 5.3.4 結(jié)果討論與分析72-77
• 5.3.4.1 生物質(zhì)半焦反應(yīng)性分析72-74
• 5.3.4.2 生物質(zhì)半焦CO_2氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)74-76
• 5.3.4.3 生物質(zhì)半焦水蒸汽氣化與CO_2氣化的比較76-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 第六章 生物質(zhì)灰特性及熔融性分析78-90
• 6.1 引言78-79
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分及數(shù)據(jù)處理79-81
• 6.2.1 生物質(zhì)灰及半焦制取79
• 6.2.2 灰成分分析及灰熔點(diǎn)測定79-80
• 6.2.3 生物質(zhì)焦樣的反應(yīng)性測定80
• 6.2.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)檢測與處理80-81
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析81-89
• 6.3.1 成灰溫度對(duì)灰成分的影響81-82
• 6.3.2 不同成灰溫度下灰形態(tài)SEM分析82
• 6.3.3 基于灰成分的灰特性分析82-84
• 6.3.4 成灰溫度對(duì)灰熔點(diǎn)的影響84-85
• 6.3.5 添加劑對(duì)灰熔點(diǎn)的影響85-87
• 6.3.6 Fe_2O_3/CaO對(duì)稻殼焦炭水蒸汽氣化的影響87-88
• 6.3.7 Fe_2O_3/CaO對(duì)稻殼焦炭CO_2氣化的影響88-89
• 6.4 本章小結(jié)89-90
• 第七章 全文總結(jié)及進(jìn)一步工作展望90-93
• 7.1 全文工作總結(jié)90-91
• 7.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)91-92
• 7.3 進(jìn)一步工作展望92-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 致謝97

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 肖瑞瑞;陳雪莉;王輔臣;于廣鎖;;不同生物質(zhì)灰的理化特性[J];太陽能學(xué)報(bào);2011年03期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 尤占平;生物質(zhì)炭催化重整熱解焦油技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2010年

2 成功;生物質(zhì)催化氣化定向制備合成氣過程與機(jī)理研究[D];華中科技大學(xué);2012年

3 陳青;生物質(zhì)高溫氣流床氣化合成氣制備及優(yōu)化研究[D];浙江大學(xué);2012年

4 楊益;煙草廢棄物熱解和氣化的實(shí)驗(yàn)及機(jī)理研究[D];華中科技大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王立;稻草與煤固定床共熱解特性研究[D];華東理工大學(xué);2013年

2 杜瑩;生物質(zhì)催化熱解及半焦氣化特性實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：生物質(zhì)氣流床氣化特性及半焦氣化動(dòng)力學(xué)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：413629