【摘要】：生物質(zhì)能可再生、污染小，是21世紀(jì)為人們所關(guān)注的新能源中的一種重要形式，生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是生物質(zhì)能利用的常用技術(shù)之一。流化床氣化技術(shù)尤其是雙流化床氣化技術(shù)適用于較大規(guī)模的氣化項目，是生物質(zhì)氣化發(fā)電項目推廣中關(guān)鍵的技術(shù)支持。本文通過生物質(zhì)流化床蒸汽氣化的實驗研究和雙流化床氣化模型的建立，提出了一種適用于氣化發(fā)電項目的新型雙床氣化系統(tǒng)。 首先，建立了單流化床氣化爐實驗臺，通過實驗研究，考察了不同工況條件下的氣化效果。在以橄欖石為床料，氣化溫度為800℃，S/B（Steam/Biomass，質(zhì)量流量比）為0.9時，實驗可以得到含氫量34vol%的中熱值氣體，并且焦油含量低于20g/Nm3。結(jié)果顯示，在實驗范圍內(nèi)，產(chǎn)氣質(zhì)量（包括氫氣含量、氣化效率、焦油去除量等）與溫度、S/B呈正相關(guān)，建議最佳S/B為0.9~1.0；產(chǎn)氣質(zhì)量與流化數(shù)呈負(fù)相關(guān)，建議流化數(shù)不超過1.4；相比石英砂、白云石，橄欖石因兼具催化性和耐磨性而更適用于流化床氣化爐。 利用熱化學(xué)平衡原理，引入預(yù)設(shè)余焦量的方法，通過Newton Raphson迭代法建立了雙流化床氣化初級模型，模擬結(jié)果與其他研究者使用Aspen Plus建立的模型模擬結(jié)果相符，但與多數(shù)實驗研究結(jié)果不符，模型需進(jìn)一步優(yōu)化。 基于質(zhì)量平衡、化學(xué)反應(yīng)平衡，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，使用溫度與碳轉(zhuǎn)化率擬合公式，創(chuàng)新性地引入了平衡常數(shù)修正因數(shù)λ1、λ2及碳平衡和氫平衡的修正因數(shù)λ3、λ4，建立了單流化床氣化優(yōu)化模型，該模型模擬得到的結(jié)果與本文實驗結(jié)果有很高的符合度。 利用上述優(yōu)化方案對雙床氣化初級模型進(jìn)行了優(yōu)化，得到的優(yōu)化雙床氣化模型可以預(yù)測特定雙流化床氣化系統(tǒng)的氣化工況。利用實驗結(jié)果，通過優(yōu)化雙床氣化模型，確定了6MW氣化發(fā)電系統(tǒng)生物質(zhì)雙流化床氣化爐設(shè)計方案：氣化溫度818℃，S/B=0.9，水蒸氣進(jìn)口溫度為500℃，氣化爐流速0.74m/s，床料循環(huán)倍率25.4。在此條件下，可以獲得熱值為11.7MJ/Nm3，含氫量38.5vol%的產(chǎn)氣，氣化效率高于50%。并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計了適用于本項目的新型雙流化床氣化系統(tǒng)，提出了包括白云石催化劑層、局部高溫區(qū)、三床結(jié)構(gòu)等新技術(shù)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TK6
【圖文】：

對于保護(hù)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展有著特別重要的意義。而生氣化技術(shù)盡管在商業(yè)應(yīng)用方面還不成熟，但它是目前最有希望推進(jìn)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，因此深入研究生物質(zhì)雙流化床氣化技術(shù)及流化床氣化系統(tǒng)在國家的新能源利用層面有著重要的實際工程意義課題以無錫國聯(lián)華光電站工程有限公司的“流化床氣化、燃?xì)?-蒸汽系統(tǒng)（BIGCC）”企業(yè)項目為依托，開展生物質(zhì)雙流化床氣化的實模型建立，并設(shè)計 6MW 生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的雙流化床氣化系統(tǒng)物質(zhì)氣化技術(shù)氣化用生物質(zhì)種類謂生物質(zhì)，是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產(chǎn)生的各種有物、動物及有機(jī)物。生物質(zhì)能即為蘊(yùn)藏于生物質(zhì)的能量。圖 1-1 列源的主要利用途徑。

氣化爐類型Fig.1-2Typesofgasifiers

- 6 -圖 1-3 常見氣化爐結(jié)構(gòu)及工作原理Fig.1-3 Structures and operating principles of common gasifiers按氣流運(yùn)動方向不同，固定床氣化爐可分為下吸式氣化爐、上吸式氣化爐、橫吸式氣化爐及開心式氣化爐。下吸式氣化爐中是氣體及生物質(zhì)混合向下流動。上吸式氣化爐中氣體與生物質(zhì)運(yùn)動方向相反。橫吸式氣化爐中氣體從氣化爐橫向一側(cè)進(jìn)入，產(chǎn)氣則從另一側(cè)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2768874