【摘要】：當(dāng)今，世界能源消費主要為煤、石油、天然氣等不可再生能源。不可再生能源的過度開發(fā)和利用，不僅造成了能源危機，更使世界環(huán)境污染問題日益嚴重。故可再生能源的開發(fā)和利用必將成為全球能源消耗的必然發(fā)展趨勢。 本文研究的固定床生物質(zhì)炭-氣聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，是針對無污染、可再生、原料儲量多的生物質(zhì)能源開發(fā)利用的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。其基本原理是通過內(nèi)筒氣化爐產(chǎn)出燃氣的自燃放熱完成外筒物料炭化過程。這不僅降低供應(yīng)炭化室炭化的能量消耗而且系統(tǒng)產(chǎn)物如固體炭、可燃氣及液態(tài)生物質(zhì)油等還可被二次利用。本課題以河北地區(qū)壓縮棉稈為實驗原料，改進優(yōu)化現(xiàn)有的炭-氣聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高氣化爐供應(yīng)外筒炭化室完成炭化反應(yīng)燃氣的質(zhì)量，以提高系統(tǒng)產(chǎn)炭品質(zhì)。其主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下： （1）改進優(yōu)化現(xiàn)有的生物質(zhì)炭-氣聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的氣化爐和炭化爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 （2）利用SK2-2-10電阻爐對物料在不同熱解炭化終溫下進行炭化實驗研究并得出最佳炭化溫度為450℃，得炭率為40.4%，并根據(jù)最佳炭化溫度450℃下不同加熱速率下的產(chǎn)炭成分分析、元素成分分析及產(chǎn)炭熱值分析得出，加熱速率與炭化產(chǎn)炭品質(zhì)無關(guān)。 （3）在氣化實驗部分，ER由0.2增大至0.5時，氣化前期加熱速率由24℃/min升高至39℃/min，氣化時間由70min降至50min；產(chǎn)氣中可燃成分CO、H2體積濃度分別由14.98%和9.69%降至11.8%和7.7%，CH4體積濃度基本沒變，不可燃成分N2和CO2體積濃度分別由55.87%和14.54%上升至59.37%和18.76%，產(chǎn)氣熱值由111.92MJ降至90.45MJ；且在不同ER實驗下的氧化區(qū)溫度均可達到900℃左右，還原區(qū)溫度均可達到750℃左右。 （4）在炭化實驗部分，根據(jù)電阻爐得出最佳炭化溫度450℃，通過計算炭化爐在該溫度周圍400℃，450℃,500℃時所需熱值為38.78MJ，43.95MJ，49.12MJ，因此任意當(dāng)量比下產(chǎn)氣發(fā)熱量都可完成炭化爐中物料的炭化過程，則根據(jù)氣化產(chǎn)氣質(zhì)量擇優(yōu)原則選出氣化爐ER=0.2，并在此當(dāng)量比下進行炭化實驗。結(jié)果表明：炭化溫度由400℃升至500℃時，產(chǎn)炭中灰分、固定碳含量由33.3%和48.5%升高至34.5%和52.6%，揮發(fā)分則由18.3%降至12.9%，產(chǎn)炭熱值由19.35MJ先降至18.43MJ后升高到19.12MJ；這些變化規(guī)律與管式爐中得出此溫度范圍內(nèi)的規(guī)律相對應(yīng)，故可得出結(jié)論：炭-氣聯(lián)產(chǎn)設(shè)備性能的實驗室研究結(jié)果良好，并得出最佳炭化溫度為450℃。
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TK6

【參考文獻】

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本文編號：2766285