【摘要】： 生物質以其產量大、CO_2零排放等優(yōu)點成為替代化石燃料的重要可再生能源。氣化技術是通過高溫下部分氧化將生物質轉化為可燃氣的過程。本文在流化床反應器上進行了常壓空氣氣化實驗,并從機理分析、實驗研究和模型創(chuàng)建三個方面對氣化過程進行了系列化分析。 首先,在熱重分析儀上對三種生物質(木屑、花生殼和稻草稈)進行了N_2氣氛下熱解實驗和半焦CO_2氣化實驗研究。并確定動力學機理和動力學參數。結果表明:三種生物質熱解過程均為一步反應,而且反應級數為1;半焦CO_2氣化符合未反應收縮核模型,木屑半焦氣化反應性優(yōu)于稻草稈。 然后在流化床臺架上進行了常壓空氣氣化實驗,并分析了四個因素(ER、床溫、添加水蒸氣、添加催化劑)對產氣組分、熱值、產氣率等參數的影響。850℃,ER=0.1-0.3時,產氣率為1.1-1.6m~3/kg,產氣熱值為4.5-9.5MJ/m~3,并且控制ER在0.2-0.28最好。ER增加,熱值、氣化效率下降;床溫增加,CO含量明顯增加,碳轉換率和氣化效率增加;添加水蒸氣后,H_2含量增加一半以上;加入白云石催化裂解后可燃氣含量增加。 接著利用ASPEN PLUS建立了生物質氣化模型。模型基于Gibbs自由能最小化法,并且通過“限制平衡法”來修正模型。結合流化床特點,模型主要有熱解(RYield模塊)和氣化(RGibbs模塊)兩個部分組成。比較發(fā)現(xiàn)模擬值與實驗值吻合較好。最后,通過對流化床氣化供氣示范系統(tǒng)、生物質氣化發(fā)電廠模擬,驗證了氣化模型具有較好的適用性。
【圖文】：

MCGS溫度監(jiān)測界面

正常進料時通過溫度監(jiān)測調節(jié)電爐溫度使之保持在規(guī)定的溫度。床溫設定為 750℃時，實時溫度曲線如圖3-4 所示，從圖中發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)定運行的 1 個小時內，三個主要測點的溫度都保持在 750℃左右，從而可以保證實驗在特定的溫度條件下進行。本文首先考慮了床溫和空氣當量系數兩個影響因素對產氣的影響。先通過電爐外加熱穩(wěn)定好床溫后，通過調節(jié)一次風的風量來改變 ER，待系統(tǒng)穩(wěn)定 5－10min 后，用氣袋收集產氣，并利用 Agilent 3000 微型氣相色譜儀進行氣體成分分析。由于產氣中組分可燃氣成分主要為 CO、H2、CH4、C2H4等低碳碳氫化合物，因此在色譜儀分析時選用的產氣組分為 CO、CO2、H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、C3H6、C3H8和 N2共十種氣體成分。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：TK6

【引證文獻】

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本文編號：2698127