【摘要】：全球環(huán)境污染及一次能源短缺的問題日益突出,以太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能為主要代表,作為能源替代及補(bǔ)充的可再生能源逐漸引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。其中,生物質(zhì)能源又以其資源豐富、分布廣泛、利用途徑多樣等特點(diǎn)得以廣泛運(yùn)用。本文基于國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目——生物燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)模式研究與利用示范(2015BAD21B00),針對(duì)當(dāng)前生物質(zhì)氣化過程中存在的氣化效率低、焦油含量多、燃?xì)馄焚|(zhì)不高等主要問題,自主設(shè)計(jì)出一種新型外加熱式氣化爐,提出生物質(zhì)高溫蓄熱氣化技術(shù),在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行高溫外加熱蓄熱式單管氣化實(shí)驗(yàn),對(duì)蓄熱式氣化熱解機(jī)理和氣化熱解特性進(jìn)行研究,為后期的高溫蓄熱式氣化提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。本文分別在不同溫度(700℃、800℃、900℃)、不同粒徑(60目、80目、100目)、不同水蒸氣生物質(zhì)質(zhì)量比(S/B分別為0、0.7、1.4、2.1)條件下,進(jìn)行生物質(zhì)微米燃料氣化規(guī)律及過程研究。經(jīng)過試驗(yàn)研究得到以下結(jié)論:1、溫度升高可以改善氣體產(chǎn)量,但是氣體的熱量降低,溫度由700℃上升到900℃,產(chǎn)氣量提升31%,由1.19m~3/kg增加到1.56m~3/kg。氣化效率由86%提高到96%,熱值由14060.57kJ/m~3下降19%到11817.84 kJ/m~3;2、通入水蒸氣可以有效改善合成氣的質(zhì)量,尤其是提高H_2的含量,當(dāng)S/B=1.4實(shí)驗(yàn)條件下H_2百分含量由28.13%提高到35.94%,提高幅度達(dá)21.73%,氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率、氣化熱值增長(zhǎng)明顯分別增長(zhǎng)到94%,96%,12159.04 kJ/m~3;3、粒徑越小,氣化過程中的傳質(zhì)換熱加強(qiáng),產(chǎn)氣量顯著增加,粒徑由60目減少到100目時(shí),產(chǎn)氣量由0.9 m~3/kg增加到1.32 m~3/kg。氣化效率由65%提升至94%。
【圖文】：

生物柴油產(chǎn)量總量增長(zhǎng)至 280 億加侖，且該年產(chǎn)量相較于前年增長(zhǎng)比例，其中，生物質(zhì)液體燃料占到全球總需求量的 2.7％。眾所周知，美國稱為世界上兩個(gè)最大的乙醇燃料生產(chǎn)國，它們的生產(chǎn)總量可以達(dá)到全球總產(chǎn)量的 90％。生物質(zhì)氣化技術(shù)指的是固體生物質(zhì)原料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生高效清潔的的熱處理技術(shù)。其技術(shù)機(jī)理是生物質(zhì)原料在氣化劑作用下，并在氣化裝反應(yīng)，使生物質(zhì)成分中的可降解高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原、重整等應(yīng)。反應(yīng)過程中，產(chǎn)生的焦油在催化劑的作用下進(jìn)一步催化裂解獲得含，H2，CmHn等烴類化合物的燃?xì)?稱之為氣化合成氣。 生物質(zhì)氣化分類生物質(zhì)氣化技術(shù)分類方式各異，分類方式的不同，生物質(zhì)氣化種類也氣化方式分類，結(jié)果如圖 1-1 所示。

氣化爐整體結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)單，運(yùn)行過程相對(duì)可靠，通常適合用來氣化含塊物料或者含水率低的大塊物料與少量粗糙顆粒相混合的物料。氣化質(zhì)量最大生產(chǎn)能力一般不超過 400kg/h。氣化劑由氣化裝置底部向上端通入的同時(shí)，由氣化爐頂部進(jìn)行生物質(zhì)稱之為上吸式氣化爐。即氣化劑通入方式為由下至上通入由于生物質(zhì)的過程中被加熱的氣化劑依次發(fā)生干燥、熱解、氧化、還原反應(yīng)。與爐氣化效果相比較，上吸式氣化爐氣化合成氣氣體溫度較低造成合成焦油含量較高。該裝置的優(yōu)點(diǎn)在于氣化過程中對(duì)生物質(zhì)原料濕度要求熱能轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較高。在國外歐洲和東南亞一些國家運(yùn)用較多。開心式氣化爐運(yùn)行方式與下吸式氣化爐相類似，不同的是，開心式氣轉(zhuǎn)動(dòng)爐柵代替下吸式氣化爐中的高溫喉管區(qū)，在該裝置中氣化主要反爐柵上部的燃燒區(qū)和氣化區(qū)，同樣，結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)單，，運(yùn)行相對(duì)可靠。于稻殼等農(nóng)作物的氣化。
【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】：2017
【分類號(hào)】：TK6

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本文編號(hào)：2647222