【摘要】：生物質能源的利用始終伴隨著人類社會的薪火相傳,進入工業(yè)化時代,大量化石能源的開采和利用,造成了嚴重的環(huán)境問題。因此,生物質能源再次回歸到人類的視野中,并擁有了更為廣闊的利用前景。通過熱解氣化將其高效地轉化為潔凈的可燃氣體是一種重要的利用方式,開發(fā)生物質氣化技術對實現(xiàn)分布式能源供應有重要價值,也與生物質能的分布形態(tài)相適應。 本文建立了上吸式氣化裝置,對稻殼和玉米芯兩種生物質物料進行了空氣氣化試驗研究。首先分析了空氣當量比對不同種類生物質物料氣化效果的影響。研究發(fā)現(xiàn):隨著空氣當量比的增大,爐內軸向各點溫度均不斷升高;CO和H2的含量呈升高趨勢,CO2和CH4的含量呈降低趨勢;燃氣熱值、氣化效率和碳轉換率總體呈降低趨勢,而氣體產率卻不斷升高。找到了氣化最佳空氣當量比0.28。對比分析發(fā)現(xiàn):玉米芯比稻殼更適合作氣化物料。 其次,在最佳空氣當量比0.28時,進一步研究了氣化過程的建立:溫度場的建立和氣化氣成分穩(wěn)定的過程。研究發(fā)現(xiàn):氣化過程溫度場的建立和氣體成分的穩(wěn)定均需要20分鐘左右,二者在時間上是一致的,這說明氣體成分的穩(wěn)定是溫度場穩(wěn)定帶來的必然結果。 再次,研究了氣化器中不同反應層氣體成分的變化情況,得到了各種氣體成分間的相互轉化關系及主要來源:CO2主要來源于氧化層;CO和H2主要來源于還原層;CH4主要來源于熱解層。 最后,本文針對上吸式生物質氣化裝置普遍存在的氣化氣焦油含量偏高的問題進行了焦油低減技術的研發(fā)。本文在深入認識焦油析出特性、上吸式氣化裝置工藝特性的基礎上,提出了一種基于分層進料的新型除焦工藝,可同時實現(xiàn)焦油過濾和能量回用,避免了濕式除焦帶來的水污染問題。本文針對焦油濾過層的生物質粒度和料層厚度兩個參數(shù)對新工藝進行了研究,發(fā)現(xiàn)焦油濾過層粒徑越小,料層厚度越大,對焦油的脫除效果越好。對于本文試驗裝置,該工藝對焦油的脫除效率可達到80%以上,是一種有效的焦油過濾與提高能效的新方法。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TK6
【圖文】：

圖 1-1 生物質種類Fig.1-1 Species of biomass估計地球上每年以植物光合作用固定的碳為 2×焦耳，因此每年通過光合作用貯存在植物中的太能量的 10 倍。生物質遍布世界各地，其蘊藏量-1-

煤炭、石油和天然氣之后。生物質能既不同于常規(guī)的礦物能源，又有別于其他新能源，兼有兩者的特點和優(yōu)勢。生物質與常規(guī)的礦物燃料相比具備下列特點：（1）揮發(fā)分高而固定碳低。煤炭的揮發(fā)分一般為 20%左右，固定碳為60%左右，而生物質物料特別是秸稈類物料的固定碳在 20%以下，揮發(fā)分卻高達 70%左右。（2）屬于低硫、低氮的清潔燃料。利用過程中SO2、NOx的排放較少，造成空氣污染和酸雨現(xiàn)象會明顯降低。（3）由圖 1-2 可以看到，生物質中的碳來自空氣中流動的CO2，如果這兩個速度有合適的匹配，CO2甚至可以達到平衡，整個生物質能循環(huán)就能實現(xiàn)CO2近零排放，對抑制溫室效應有明顯作用。（4）灰分含量少。一般來說，木材類物料只有 1～3%，秸稈類物料高一些，但一般也不超過 10%；灰分中的堿金屬含量高，灰熔點低。（5）發(fā)熱值低。林業(yè)廢棄物熱值相對高一些，20MJ/kg 左右，而農業(yè)廢棄物熱值一般在 17MJ/kg，只相當于煤炭發(fā)熱值的 1/2～2/3。（6）價格便宜，但分布較散，難于收集[1]。

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本文編號：2713964