【摘要】：本文基于國家科技支撐計劃項目:生物燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)模式研究與利用示范(2015BAD21B00)要求,針對生物質(zhì)氣化過程中如何提高氣化溫度以減少焦油產(chǎn)率,提高氣化效率以及產(chǎn)氣質(zhì)量等問題,提出一種新型外加熱蓄熱式氣化爐。通過實(shí)驗研究和軟件模擬,對生物質(zhì)氣化過程中的產(chǎn)氣機(jī)理以及實(shí)驗過程中的操作參數(shù)對氣化特性的影響進(jìn)行了研究分析,為蓄熱式氣化的設(shè)計制造提供參考。本文以鋸末為原料,在自主搭建的生物質(zhì)氣化實(shí)驗臺架上進(jìn)行了生物質(zhì)熱解和水蒸氣氣化實(shí)驗。研究了氣化爐溫度分布、原料水分含量、粒徑大小以及水蒸氣通量大小對產(chǎn)氣特性的影響。研究表明,生物質(zhì)熱解和氣化產(chǎn)氣主要是由CO、H_2、CH_4、CO_2等氣體組成;溫度的提升能夠明顯加強(qiáng)熱解氣化反應(yīng),氣化溫度從700?C升高至900?C,產(chǎn)氣量從0.68 m~3 kg提升至0.95 m~3 kg,同時氣化效率提升70%,達(dá)到72%;原料中水分的降低有利于產(chǎn)氣中H_2的生成,同時能夠有效減少CO_2組分含量。以60目的原料在900?C下的實(shí)驗為例,經(jīng)過干燥處理后,產(chǎn)氣中H_2組分含量上升了11.98%,同時CO_2含量從16.96%降低至10.26%;原料粒徑越小,越有利于熱解氣化反應(yīng)中的傳質(zhì)換熱過程,增強(qiáng)氣化的二次反應(yīng),從而顯著提升產(chǎn)氣量,當(dāng)粒徑從80目降低到100目,產(chǎn)氣量增幅34.8%,高達(dá)1.51m~3 kg;合適的水蒸氣通量,能夠促進(jìn)副產(chǎn)物焦油和焦炭的裂解,從而促進(jìn)水煤氣反應(yīng)。當(dāng)S B為1.4時,與不通入水蒸氣的情況相比,H_2組分含量提升了27.76%,產(chǎn)氣量提升至1.49 m~3 kg增幅為25.21%。使用Aspen Plus流程模擬軟件,基于生物質(zhì)熱解氣化實(shí)驗和氣化動力學(xué),建立了生物質(zhì)氣化流程模擬模型。并通過與實(shí)驗數(shù)據(jù)的比對,對模型參數(shù)進(jìn)行修正。利用修正模型,研究了氣化過程中操作參數(shù)的變化對氣化反應(yīng)特性造成的影響。該模型能較準(zhǔn)確地預(yù)測氣化反應(yīng)結(jié)果,為氣化爐操作參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。
【圖文】：

圖 1-1 世界能源結(jié)構(gòu)的變化[1]中國作為世界農(nóng)業(yè)大國之一，生物質(zhì)資源豐富、種類繁多。據(jù)統(tǒng)計，我國各類農(nóng)林廢棄物可收集量每年約為7 億噸[6]，，可轉(zhuǎn)化成1812 10 J的能量。如果能夠開發(fā)相應(yīng)的轉(zhuǎn)化技術(shù) ， 將這些廢物轉(zhuǎn)化 為有用的燃料，可 以大大減輕能源短缺和環(huán)境污染問題。1.1.1 生物質(zhì)資源

圖 1-2 秸稈 圖 1-3 林業(yè)薪柴據(jù)統(tǒng)計，世界生物質(zhì)資源的年產(chǎn)量約為 1000 億噸，每噸生物質(zhì)的能量約3 3.5 10 ~ 3.0 10 kW h[7]，世界生物質(zhì)的平均年產(chǎn)能量為52.48 10 TW h。世年平均消耗能源517.7 10 TW h。因此，生物質(zhì)能總量理論為當(dāng)前世界能量量的 1.4 倍。生物質(zhì)資源不僅豐富，而且可以再生。若能夠?qū)⑵涫占⒓右岳�，將會極大的緩解能源緊缺的問題。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳超;周勁松;項陽陽;顧珊;駱仲泱;;生物質(zhì)高溫氣流床分級氣化特性[J];浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2015年04期

2 蔣大華;孫康泰;亓偉;張輝;魏s

本文編號：2647265