【摘要】：生物質(zhì)化學(xué)鏈燃燒氣化技術(shù)在固碳減排和生物質(zhì)利用方面有獨(dú)特的優(yōu)勢,通過改變傳統(tǒng)燃燒和氣化中化學(xué)能的粗放釋放途徑實(shí)現(xiàn)了對燃料化學(xué)能的梯級利用,并具有CO2內(nèi)分離特性和降低NOx排放的優(yōu)點(diǎn),化學(xué)鏈燃燒與化學(xué)鏈氣化技術(shù)原理相似,通過調(diào)控反應(yīng)條件,實(shí)現(xiàn)燃燒CO2捕集或氣化制取合成氣/氫氣的目的。本文針對典型生物質(zhì)稻稈,設(shè)計(jì)了固定床化學(xué)鏈熱利用實(shí)驗(yàn),研究了反應(yīng)溫度和Fe2O3氧載體比例對合成氣生成的影響,結(jié)果表明在較高的氣化反應(yīng)溫度下,反應(yīng)分為熱解和氣化兩個(gè)階段,增加Fe2O3抑制一次熱解生成CO和H2,促進(jìn)一次熱解中間產(chǎn)物進(jìn)一步氣化。Fe2O3增加促進(jìn)焦油和焦炭的分解,提高原料利用率和氣體產(chǎn)率,提高H2和CO2產(chǎn)率,但降低CO和其他碳?xì)浠衔锂a(chǎn)率,降低了氣體熱值。綜合來看,物料:Fe2O3=1:1有利于制取H2/CO合成氣,當(dāng)比值低于1時(shí),CO2比例大幅提高至50%以上。結(jié)合TG-FTIR實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),Fe2O3在700~800oC體現(xiàn)供氧作用,促進(jìn)了稻草低溫?zé)峤猱a(chǎn)物進(jìn)一步熱裂解氧化為小分子輕質(zhì)氣體,二次裂解氣化產(chǎn)物CO和CO2在725oC和775oC釋放,并存在此消彼長的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律。TG-FTIR實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明生物質(zhì)內(nèi)在AAEMs能促進(jìn)常規(guī)氣化反應(yīng)中纖維素?zé)峤饨沟纳?使熱解主要失重溫度區(qū)間提前,無機(jī)鉀和鈉降低初始揮發(fā)分析出溫度,無機(jī)鎂和鈣增大熱解峰寬,使纖維素?zé)崃呀獍l(fā)生在更大的溫度區(qū)間上,并降低了失重速率;對稻草化學(xué)鏈氣化,內(nèi)在AAEMs的存在能降低高溫氣化段溫度,促進(jìn)生物質(zhì)-水氣化和化學(xué)鏈氣化生成更多的CO2;無機(jī)鉀和鈉增強(qiáng)了800oC失重峰強(qiáng)度,延長了化學(xué)鏈氣化時(shí)間,提高了氣化效率,無機(jī)鎂和鈣顯著降低低溫?zé)峤舛蔚幕罨?負(fù)載在生物質(zhì)上的鈣離子抑制低溫?zé)峤舛魏趸鶊F(tuán)分解并發(fā)生碳酸化反應(yīng),CaCO3600oC分解提高體系中CO2分壓,抑制其它含氧官能團(tuán)分解產(chǎn)生CO2,導(dǎo)致700~1000oC發(fā)生化學(xué)鏈氣化的反應(yīng)物總量增加,提高了該段產(chǎn)氣量,鈣離子促進(jìn)焦油分解并抑制半焦縮聚為焦炭的反應(yīng),從而提升氣化反應(yīng)程度,增加氣體產(chǎn)率,對生物質(zhì)的化學(xué)鏈氣化是一種有效的催化劑。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK6

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本文編號：2639347