【摘要】：生物質(zhì)能因其儲(chǔ)量豐富且清潔而具有十分廣闊的使用前景,在眾多相關(guān)利用技術(shù)中生物質(zhì)氣化技術(shù)由于能量利用率高、適用范圍廣獲得了大力發(fā)展,其在工業(yè)上的推廣應(yīng)用成為了國內(nèi)外學(xué)者的研究重點(diǎn)。本文基于國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題:新型移動(dòng)固定床制備高品質(zhì)燃?xì)夤I(yè)化應(yīng)用技術(shù)集成與示范(課題編號(hào):2015BAD21B05),自主設(shè)計(jì)搭建了環(huán)保型蓄熱式高溫氣化系統(tǒng),并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)和模擬研究。在搭建的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架研究了空氣氛圍中不同反應(yīng)溫度和當(dāng)量比下的木屑?xì)饣?guī)律,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:反應(yīng)溫度是影響氣化效果的最主要因素,溫度的升高有助于木屑充分析出揮發(fā)分,同時(shí)能加深大分子碳?xì)漕惢衔锏牧呀獬潭?這對(duì)提升所制備出的產(chǎn)品氣熱值、氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率有顯著作用;當(dāng)量比(ER)的適當(dāng)提高有助于CH_4的生成從而提升整體熱值,但ER值過高或過低均會(huì)造成產(chǎn)品氣品質(zhì)的下降。反應(yīng)溫度為1035℃、ER值為0.3時(shí)產(chǎn)品氣熱值達(dá)到最大為5.41MJ/m~3,此時(shí)對(duì)應(yīng)的碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率分別為48.23%、52.14%。本文使用Ansys Fluent15.0軟件,選取爐內(nèi)單根蓄熱管作為研究對(duì)象,分別對(duì)管內(nèi)的蓄熱和木屑?xì)饣^程進(jìn)行模擬研究,將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)同模擬結(jié)果之間進(jìn)行對(duì)比,誤差整體在20%以內(nèi)可以認(rèn)為建立的模型合理,模擬結(jié)果表明:裝置蓄熱過程中煙氣與爐內(nèi)的換熱達(dá)到平衡后,管壁內(nèi)表面溫度分布與管道高度在整體上呈現(xiàn)出非線性關(guān)系;從氣化模擬結(jié)果可知木屑在爐內(nèi)的氣化過程與下吸式固定床相似,并且原料因?yàn)榫哂谐跏妓椒较蛩俣?在通入管內(nèi)后會(huì)與管壁發(fā)生碰撞在壓差作用下在入口段形成局部回流。最后用建立的氣化模型預(yù)測了T=1035℃,S/B范圍在0.6~1.2的木屑水蒸氣氣化結(jié)果,預(yù)測結(jié)果表明通入適量的水蒸氣能有效提升產(chǎn)氣中H_2的占比和H_2/CO值,但過量的水蒸氣為不僅增加成本還會(huì)造成品質(zhì)下降,S/B=1.0時(shí)有最大熱值11.90MJ/m~3,這也為后續(xù)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)化應(yīng)用提供了一定的理論參考。
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文2176.5Mtoe 增加到了 2017 年的 3163.1Mtoe，2017 年較 2007 年增長了為 45.3%，增長幅度明顯。2007~2017 年我國消費(fèi)的各類能源中最多的為煤炭，可再生能源則排第3 位。消耗掉的煤炭資源在 2013 年達(dá)到 1976.8Mtoe 的峰值后呈下降趨勢，，但 2017年與 2007 年相比，其消費(fèi)量仍上升了 19.3%。石油、可再生能源、天然氣、核能消費(fèi)量均呈快速上升趨勢，增長率分別為 59.9%、225%、230%、298.5%。

1.1.1 全球及我國能源消費(fèi)情況圖 1-1 和圖 1-2 分別展示了世界范圍內(nèi)在 2007~2017 年間能源消費(fèi)情況和 2017年的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。由圖 1-1 可以看出，2007~2017 年間全球一次能源消費(fèi)總量基本保持逐年增長[2]，2017 年全球使用掉的一次能源總量達(dá)到 13511.2Mtoe，較 2007 年增長了 17%，較 2016 年增長了 2.2%，高于過去十年間 1.7%的平均增速，說明了由于社會(huì)的不斷進(jìn)步人們所需要的能源產(chǎn)品也逐漸增多。在所有種類的能源里，2017年世界上消耗掉的可再生能源相比于 2007 年增加的幅度最大達(dá)到了 74.8%。而煤炭以及核能這類易產(chǎn)生顆粒污染物和對(duì)自然環(huán)境有潛在威脅的能源消費(fèi)量呈下降趨勢。由圖 1-2 可知
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK6

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本文編號(hào)：2621815