【摘要】：能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)日益嚴(yán)峻。生物質(zhì)以其來(lái)源廣泛、資源豐富和二氧化碳近零排放的優(yōu)勢(shì)，吸引了研究者廣泛的關(guān)注。生物質(zhì)氣化被認(rèn)為是目前對(duì)生物質(zhì)能最有效的利用技術(shù)之一。提升氣化效率和產(chǎn)氣質(zhì)量是目前生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究重點(diǎn)。本文對(duì)生物質(zhì)氣化特性的研究，主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬兩種方式展開(kāi)，分別考察生物質(zhì)的氣化機(jī)理和操作參數(shù)對(duì)氣化特性的影響。 首先，以我國(guó)三種典型的生物質(zhì)—谷殼、稻草和木屑為樣品，在小型生物質(zhì)氣化系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架上研究了生物質(zhì)熱解和水蒸氣氣化的氣體產(chǎn)物釋放特性。研究結(jié)果表明，生物質(zhì)熱解反應(yīng)中，CO、CH4和CO2幾乎是同時(shí)釋放的，與H2和CH4相比，CO的產(chǎn)量是最大的；氣化過(guò)程中水蒸氣的加入提升了生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，尤其通過(guò)促進(jìn)水煤氣反應(yīng)提升了H2的產(chǎn)量；比較三種生物質(zhì)的氣化反應(yīng)特性時(shí)發(fā)現(xiàn)，與稻草和谷殼相比，木屑的反應(yīng)最為劇烈，并且H2和CH4的釋放量也最高。 基于Aspen Plus軟件，建立了生物質(zhì)水蒸氣氣化的動(dòng)力學(xué)模型，并通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。利用建立的模型，研究了工況參數(shù)的變化對(duì)生物質(zhì)水蒸氣氣化反應(yīng)特性的影響。分析發(fā)現(xiàn)，更高的反應(yīng)溫度能明顯促進(jìn)生物質(zhì)的氣化；在初始階段引入水蒸氣能促進(jìn)生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)氣中各組分的產(chǎn)生，最終會(huì)通過(guò)催進(jìn)水煤氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)而抑制CO的產(chǎn)生并降低產(chǎn)氣的低位熱值；氧氣對(duì)生物質(zhì)氣化的影響分為兩個(gè)方面，，在氧氣濃度較低的階段，氧氣的通入促進(jìn)氣化過(guò)程中放熱的氧化反應(yīng)的進(jìn)行，從而促進(jìn)了氣化過(guò)程的進(jìn)行，而當(dāng)氧氣的加入量過(guò)量時(shí)，會(huì)消耗掉產(chǎn)氣中的部分有效組分；CO2的加入能提升CO的產(chǎn)量，但對(duì)產(chǎn)氣的低位熱值不利；相比谷殼，工況變化對(duì)木屑?xì)饣挠绊懜鼮閯×�，其產(chǎn)氣組分分布和低位熱值的變化均在更短時(shí)間內(nèi)完成。
【圖文】：

1 緒論究背景口膨脹，環(huán)境污染和能源危機(jī)正日益制約著國(guó)家的長(zhǎng)久持續(xù)發(fā)展。目的需求還將保持快速增長(zhǎng)，各類(lèi)能源燃料的使用量不會(huì)降低。當(dāng)前，要由化石能源提供，每年一次能源的使用量約為 5.0×1020J/year，其中能 6%，其余 13%來(lái)自可再生能源，其中生物質(zhì)能和水力發(fā)電各占 10%際能源機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，若按目前消耗速度，世界已探明的能源儲(chǔ)量中，煤炭可供開(kāi)采年限分別只有 50 年、40 年和 240 年。英國(guó)石油公司在的分析報(bào)告《BP 2030 能源展望》指出，在過(guò)去 20 年里，全球一次能%。在未來(lái) 20 年內(nèi)，這一數(shù)字增長(zhǎng)速度略有下降，預(yù)計(jì)將在 39%左長(zhǎng)率仍達(dá)到 1.7%，預(yù)計(jì)天然氣會(huì)成為增長(zhǎng)最快的化石能源[2]，1980 一次能源需求如圖 1-1 所示。

圖 1-2 全球溫度與 CO2排放的關(guān)系和人類(lèi)生活環(huán)境，包括生物質(zhì)在內(nèi)的可再生能源制定了相關(guān)的研究計(jì)劃或者戰(zhàn)略政策以保障和促排。在 2005 年，我國(guó)也制定和頒發(fā)了《中華人物質(zhì)能的使用歷史最為悠久。在使用量上，生物質(zhì)第四。生物質(zhì)的主要元素是 C 和 H，與石油、煤炭較為簡(jiǎn)單。生物質(zhì)的主要來(lái)源有：農(nóng)林業(yè)廢棄物能源植物等。能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存在植物中的一：CO2+H2O+Light→有機(jī)物+O2。
【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】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TK6

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本文編號(hào)：2693774