發(fā)布時間：2020-06-12 03:21

【摘要】：生物質間接液化技術是生物質能利用最具有發(fā)展?jié)摿夹g之一,氣化是其中的關鍵環(huán)節(jié)。由于生物質燃料含氧高、熱值低、難于收集等特點,生物質氣化特別是高溫氣流床氣化過程中合成氣制備規(guī)律、氣化特性、堿金屬析出及氮污染物析出與控制規(guī)律等還認識不足,尚待深入研究。本文依托國家重點基礎研究發(fā)展973計劃項目(2007CB210200)“生物質轉化為高品位燃料的基礎問題研究”及國家自然科學基金(90610035)“西部生物質高品位液化基礎研究”,開展生物質高溫氣流床氣化制備合成氣及優(yōu)化研究,對于發(fā)展生物質間接液化技術和內在規(guī)律研究具有重要意義 本文提出采用生物質烘培預處理結合生物質高溫氣流床氣化與凈化的生物質合成氣制備技術路線。分別開展了生物質高溫氣流床氣化特性試驗研究,烘焙預處理特性及其對氣化影響研究和氣化過程中污染物(堿金屬和氮污染物)析出與抑制規(guī)律研究,通過建立生物質高溫氣化制備合成氣驗證系統(tǒng),開展模擬研究,以優(yōu)化技術途徑,指導新型生物質氣化合成氣技術的開發(fā)。 在建立小型生物質氣流床氣化試驗裝置的基礎上,開展了生物質高溫熱解、純氧氣化及純水蒸氣等氣化特性試驗研究,考察了熱解/氣化產物分布、合成氣組分、碳轉化率、C/H/O轉化規(guī)律。研究結果表明：合成氣焦油產量僅為3.2%、碳轉化率達到了84%,與傳統(tǒng)生物質氣化爐相比有較大的提高；高溫氣化有利于提升生物質所含H轉化為H2的轉化率,氣化溫度1200℃時可達74%；水蒸氣氣化時可有利于進一步提高合成氣中H2合量,氣化溫度1200℃,H2O/B=0.33時,合成氣中H2/CO最高為2.51。 生物質烘培處理可降低合成氣中CO2含量、提高原料能量密度并使其具有多孔結構,通過烘焙預處理特性及其對氣化影響研究表明,生物質烘焙后可有助于氣流床氣化特性的改善,特別250℃時的烘焙氣化效果最好,冷煤氣效率被提升14.5%,H：和CO含量分別提高了25%和20%,而CO：含量僅為原來的22.7%。 針對堿金屬含量和氮含量較高的秸稈類生物質,開展了生物質高溫氣流床氣化條件下堿金屬和氮污染物析出規(guī)律的研究,對合成氣和殘?zhí)恐械膲A金屬和含氮物進行采樣分析,探討了堿金屬和氮污染的析出及抑制規(guī)律,可為合成氣中堿金屬和氮污染物控制方法的研究提供指導。 在以上研究基礎上,搭建了與合成液化系統(tǒng)耦合的生物質高溫氣化制備合成氣驗證系統(tǒng)。利用流程模擬軟件Aspen PluS運用Gibbs自由能最小化方法,建立生物質氣流床氣化系統(tǒng)模型,開展采用生物質烘培預處理結合生物質高溫氣流床氣化與凈化的生物質合成氣制備技術路線的勺熱力學模擬和效率計算。模擬結果表明,該氣化驗證系統(tǒng)可獲得兼具良好H2/CO比例與潔凈度的合成氣；高溫氣化在理想情況下并不降低系統(tǒng)效率,實際應用中需合理對余熱進行利用以提高系統(tǒng)效率；高溫氧氣氣化系統(tǒng)優(yōu)于水蒸氣氣化系統(tǒng)；烘焙有利于冷煤氣效率的提高,但需對烘焙的氣體產物及焦油產物加以利用,才可提升具有烘培預處理的氣化系統(tǒng)效率。以上結果為提升生物質間接液化系統(tǒng)效率提供理論指導。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TK6

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;華中科技大學·生物質能研發(fā)中心和產業(yè)化基地[J];科技與經濟畫報;2009年03期

2 黃海峰;秦育紅;吳志斌;馮杰;;加壓流化床中影響生物質氣化氣組成因素的研究[J];太原理工大學學報;2007年02期

3 岳建芝,徐桂轉,張杰,張百良;制氫技術和工藝[J];可再生能源;2003年03期

4 趙軍;王述洋;;我國農林生物質資源分布與利用潛力的研究[J];農機化研究;2008年06期

5 胡素琴;曲榮波;張曉東;趙保峰;孟光范;陳雷;許海鵬;;碳水化合物的化學轉化利用[J];化工進展;2010年S1期

6 燕捷;王亦飛;代正華;王小泉;孫洋洲;;生物質油氣化制取合成氣模擬研究[J];太陽能學報;2010年11期

7 徐明才;王廣宏;;關于農作物生物質直燃發(fā)電資源調查需注意的若干問題[J];應用能源技術;2011年03期

8 ;生物質將成為可再生能源的撒手锏?(連載二)[J];農業(yè)工程技術(新能源產業(yè));2011年10期

9 張巍巍;曾國勇;陳雪莉;于遵宏;;生物質氣流床氣化前的處理工藝[J];過程工程學報;2007年04期

10 賀元啟;;生物質能的綠色效能分析[J];能源環(huán)境保護;2008年S1期

相關會議論文 前10條

1 黃光群;韓魯佳;楊增玲;劉賢;陳龍健;肖衛(wèi)華;;農業(yè)生物質基礎特性分析方法研究[A];中國農業(yè)工程學會2011年學術年會論文集[C];2011年

2 孫自鐸;;生物質開發(fā)的前景、約束因素與對策[A];中國社會科學院第三屆中國經濟論壇論文集（下）[C];2007年

3 劉勇;王連勇;杜濤;;我國生物質的回收與利用[A];2010全國能源與熱工學術年會論文集[C];2010年

4 楊曉輝;;沈陽地區(qū)生物質燃料的開發(fā)和利用[A];科技創(chuàng)新與產業(yè)發(fā)展（A卷）——第七屆沈陽科學學術年會暨渾南高新技術產業(yè)發(fā)展論壇文集[C];2010年

5 曾國勇;張巍巍;陳雪莉;于遵宏;;載氣對生物質熱解半焦性能的影響[A];上海市化學化工學會2006年度學術年會論文摘要集[C];2006年

6 趙軍;王述洋;;我國農林生物質資源分布與利用潛力的研究[A];2007年中國農業(yè)工程學會學術年會論文摘要集[C];2007年

7 柴松海;王昊鵬;徐柏慶;;Nb_2O_5催化劑上丙三醇的氣相脫水反應研究[A];第十三屆全國催化學術會議論文集[C];2006年

8 柴松海;王昊鵬;梁瑜;徐柏慶;;固體酸堿催化劑上多元醇氣相脫水反應的研究[A];第十一屆全國青年催化學術會議論文集（下）[C];2007年

9 翟帆;劉漢儒;史云娣;劉贊;王軍;;污染零排放與生物質利用[A];中國環(huán)境科學學會2009年學術年會論文集（第三卷）[C];2009年

10 胡冠;徐紹平;杜楹楠;劉淑琴;;La助劑對橄欖石負載Ni催化劑的苯水蒸汽轉化性能的影響[A];第一屆全國化學工程與生物化工年會論文摘要集(下)[C];2004年

相關重要報紙文章 前10條

1 仲科;生物質合成二甲醚示范裝置驗收[N];中國化工報;2011年

2 李榮剛;感受日本生物質產業(yè)[N];農民日報;2007年

3 金叔文;全球生物質利用技術開發(fā)活躍[N];中國化工報;2006年

4 記者 劉鑫;立體清潔能源為農家節(jié)能省錢[N];綿陽日報;2010年

5 記者　 瞿劍;麻業(yè)生物質利用將獲多重收益[N];科技日報;2006年

6 鄭現(xiàn)莉;河洛爐業(yè)：生物質爐具如何商用化[N];中國經濟時報;2011年

7 段新芳邋呂建雄;生物質材料產業(yè)發(fā)展任重道遠[N];中國綠色時報;2008年

8 王文新;專家為生物質能技術發(fā)展開方[N];中國化工報;2007年

9 張軍邋陳偉;荷蘭制定可持續(xù)生物質能標準[N];中國質量報;2007年

10 牛順生;國家電網加大生物質發(fā)電業(yè)務[N];北京商報;2007年

相關博士學位論文 前10條

1 陳青;生物質高溫氣流床氣化合成氣制備及優(yōu)化研究[D];浙江大學;2012年

2 付敏;木質生物質粉碎及規(guī)�；品蹤C械設計及理論研究[D];東北林業(yè)大學;2010年

3 丁兆軍;生物質制氫技術綜合評價研究[D];中國礦業(yè)大學（北京）;2010年

4 袁帥;煤、生物質及其混合物的快速熱解及過程中氮的遷移[D];華東理工大學;2012年

5 馮宇;外熱式生物質催化氣化制氫的研究[D];華中科技大學;2011年

6 韓龍;以CaO為吸收體的生物質無氧氣化制氫的機理與試驗研究[D];浙江大學;2011年

7 尤占平;生物質炭催化重整熱解焦油技術研究[D];天津大學;2010年

8 趙輝;大型海藻生物質熱解動力學及熱解液化工藝研究[D];中國科學院研究生院（海洋研究所）;2012年

9 鄢豐;生物質快速熱解及其半焦水蒸氣氣化研究[D];華中科技大學;2010年

10 成功;生物質催化氣化定向制備合成氣過程與機理研究[D];華中科技大學;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 吳遠謀;生物質氣流床氣化的動力學模擬研究[D];浙江大學;2012年

2 王貴軍;用于混合氣化的生物質烘焙預處理的實驗研究[D];上海交通大學;2010年

3 劉濤;秸稈類生物質與煤混合灰的熔融及粘溫特性的研究[D];華東理工大學;2012年

4 劉炳俊;生物質制液體燃料耦合系統(tǒng)模擬優(yōu)化研究[D];浙江大學;2012年

5 張浩;基于灰成分的生物質結渣特性研究[D];山東大學;2010年

6 高曉鳳;固體熱載體與生物質粉及其熱解半焦之間的傳熱特性研究[D];山東理工大學;2012年

7 徐文輝;斜板槽式生物質裂解主反應器設計理論研究[D];東北林業(yè)大學;2012年

8 崔喜彬;下降管式生物質快速熱解揮發(fā)率規(guī)律試驗研究[D];山東理工大學;2011年

9 張倩;旋轉刮刀式生物質喂料器的試驗研究[D];山東理工大學;2012年

10 劉麗媛;生物質成型工藝及其燃燒性能試驗研究與分析[D];山東大學;2012年

，

本文編號：2708930