發(fā)布時(shí)間：2020-07-14 00:33

【摘要】： 能源與環(huán)境問(wèn)題,已成為21世紀(jì)制約人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題,開(kāi)發(fā)清潔、高效的新能源已成為世界各國(guó)研究的重點(diǎn)項(xiàng)目。生物質(zhì)能源由于儲(chǔ)量豐富、利用無(wú)污染、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),成為研究的重中之重。而氫能是非常重要的二次能源,是航空、化工的領(lǐng)域不可缺少的能源及原料。利用生物質(zhì)能制取氫氣,勢(shì)必成為對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)非常有價(jià)值的研究工作。 本文是在江蘇大學(xué)提出的“單一流化床兩步氣化法”工藝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,對(duì)生物質(zhì)與煤共氣化反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)和模擬研究。在完成了試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)搭建的基礎(chǔ)上,著重研究了生物質(zhì)與煤共熱解過(guò)程,及生物質(zhì)與煤共流化床水蒸氣氣化過(guò)程,并對(duì)氣化過(guò)程進(jìn)行了過(guò)程模擬研究。得到如下主要結(jié)論:首先,進(jìn)行了煤與生物質(zhì)共熱解熱重試驗(yàn),結(jié)果表明:共熱解過(guò)程中,煤熱解的失重峰有所提前,并且兩者表觀活化能都低于單獨(dú)熱解時(shí)的數(shù)值,表明兩者有熱解中存在一定協(xié)同性;其次,在自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)上,利用煤與生物質(zhì)為原料,完成了氣化試驗(yàn),并得到了反應(yīng)溫度,S/B,生物質(zhì)與煤比例等氣化制約因素對(duì)制氫的影響,結(jié)果表明生物質(zhì)與煤在流化床中共同流化特性良好;氣化過(guò)程中,反應(yīng)溫度和水蒸汽用量是提高氫氣產(chǎn)量以及潛在產(chǎn)氫量的重要參數(shù),且得到的氣化燃?xì)庵薪褂秃啃∮?.0 mg/m~3。當(dāng)反應(yīng)溫度的區(qū)間在1050～1000℃、S/B為2.07、生物質(zhì)與煤的混合比值為4/1時(shí),每千克無(wú)灰干基生物質(zhì)和煤的產(chǎn)氫量為60.3g,而潛在產(chǎn)氫量最大值達(dá)116g;最后,針對(duì)本工藝系統(tǒng),利用ASPEN PLUS軟件,進(jìn)行了化學(xué)過(guò)程模擬,通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,證明了模型的準(zhǔn)確性,并利用軟件中靈敏度分析的功能,對(duì)反應(yīng)溫度,S/B,CaO催化劑等制約生物質(zhì)氣化制氫的因素進(jìn)行了研究,模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合,表明高溫下,增加水蒸氣用量可以有效提高燃?xì)庵袣錃獾募兌群彤a(chǎn)量;CaO催化劑存在的情況下,可以調(diào)整氣體成分。同時(shí)通過(guò)靈敏度分析得出,水蒸氣與生物質(zhì)的質(zhì)量比(S/B)值對(duì)非可燃性氣體H_2的產(chǎn)量和在產(chǎn)氣中的體積百分比濃度有直接的影響,其次為氣化反應(yīng)溫度的影響,最后是CaO催化劑的影響作用這個(gè)結(jié)論。并且在有CaO催化劑的條件下,生物質(zhì)氣化制氫的最適宜溫度和S/B值都有所下降,表明CaO催化劑對(duì)生物質(zhì)氣化制氫過(guò)程有很好的定向催化的作用,能產(chǎn)生更多更純的氫氣。本文的研究工作對(duì)今后生物質(zhì)與煤共氣化技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化提供了一定的依據(jù)和有重要參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TK6
【圖文】：

一生物質(zhì)能利用技術(shù)

日扣儀舊1沉心生功籠圖2.1稻秸稈、褐煤和無(wú)煙煤熱解曲線圖2.1為三種樣品單獨(dú)熱解的TG和DTG曲線。由圖可知，稻秸桿在50℃以上由于干燥和水分析出開(kāi)始明顯的失重;在200℃一400℃主要為半纖維素和纖維素吸熱分解使失重速率加快且在325℃達(dá)到最大，熱解后含碳較少;在大于400℃后，主要為木質(zhì)素的熱解，反應(yīng)速率較低，熱解后含碳較多。另外，無(wú)煙煤由于水分、揮發(fā)分少，最大熱解速率小于褐煤且對(duì)應(yīng)的熱解區(qū)間也比褐煤偏向高溫區(qū)。兩種煤的熱解過(guò)程中都出現(xiàn)兩個(gè)熱解效率的高峰。第一個(gè)峰值，主要是一次氣體析出，此時(shí)放出含有C、H、O的化合物;第二個(gè)峰值主要為二次氣體析出造成，主要是甲烷和氫，量比較的小。與生物質(zhì)相比，兩種煤熱解所需要的溫度較高

其熱解總發(fā)生在比生物質(zhì)熱解溫度高的區(qū)域。4.2稻秸稈與兩種煤共熱解實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析圖2.2是稻秸稈與煤(褐煤及無(wú)煙煤)按不同比例混合后熱解曲線�？梢钥闯觯泄矡峤膺^(guò)程主要包括物料干燥、水分析出段和兩個(gè)熱解高峰區(qū)。除去在150℃以前的水分析出和干燥階段以后，共熱解曲線明顯呈現(xiàn)兩個(gè)特征區(qū)。在350℃以前是以稻秸稈熱解為主，在350℃以后是以煤的熱解為主。這是由于生物質(zhì)稻秸稈與煤的不同的熱解溫度決定的。

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