【摘要】： 我國是農(nóng)業(yè)大國,每年有大量的農(nóng)作物廢棄物,其中秸稈(稻草、麥稈、玉米稈等)每年有6億噸,但是分布廣,能量密度低,收集、運(yùn)輸和儲存的成本太高,難以進(jìn)行規(guī)模化利用,利用農(nóng)村當(dāng)?shù)氐纳镔|(zhì)資源,開發(fā)以村為單位的小型秸稈氣化技術(shù)是解決這些問題非常有前景的方法。 兩段式氣化爐是對傳統(tǒng)的下吸式氣化爐的改進(jìn),它不僅可以提高的氣化效率,而且還具有氣化氣具有較低的焦油含量,氣體凈化工藝簡單,沒有二次污染,同時不會出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象等的優(yōu)點(diǎn),是一種符合我國國情的氣化技術(shù)。 上海交通大學(xué)研制的第一代和第二代兩段式氣化爐,但由于經(jīng)驗(yàn)不足,缺乏對相關(guān)機(jī)理的研究,本文通過秸稈類生物質(zhì)熱解特性的研究、喉口段的數(shù)值模擬以及灰渣特性的研究,對氣化爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供了指導(dǎo)意見,并對在新設(shè)計(jì)的兩段式氣化爐上進(jìn)行了深入的試驗(yàn)研究。 本文首先運(yùn)用TG-MS聯(lián)用研究了秸稈類生物質(zhì)的熱解特性,對熱解綜合特性、TG/DTG曲線與熱解產(chǎn)物進(jìn)行了深入的分析,為兩段式氣化爐熱解段的設(shè)計(jì)與氣化爐的運(yùn)行提供了指導(dǎo)意見;其次,對喉口段的溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果顯示設(shè)計(jì)工況滿足部分氧化焦油脫除的溫度需求;還通過灰渣特性分析,在實(shí)際運(yùn)行中改進(jìn)了除灰與密封系統(tǒng),從而完成了兩段式氣化爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 同時,本文還在新設(shè)計(jì)的兩段式氣化爐實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行了試驗(yàn),研究分析了氣化爐的生產(chǎn)能力和產(chǎn)氣品質(zhì)。分別通過研究當(dāng)量比ER和炭床高度對氣化效果(氣化氣成分、氣體熱值、氣化效率、炭轉(zhuǎn)化率)的研究,得出了最佳當(dāng)量比ER在0.30~0.35左右,最佳炭床高度在950mm~1000mm之間。之后進(jìn)行了焦油測量試驗(yàn),分析了當(dāng)量比和炭床高度之間的關(guān)系。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)量比在0.30左右,焦油含量最低,而炭床越高則焦油含量越低。最后,通過大量的試驗(yàn)研究和分析,本文還研究得出了氣化爐快速啟動的方法與保持其穩(wěn)定運(yùn)行的幾個注意事項(xiàng)。
【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】：2009
【分類號】：TK6
【圖文】：

圖 1-1 Foster Wheeler 公司供熱用 CFB 氣化工藝流程Fig.1-1 CFB gasification of Foster Wheeler用于共燃的氣化爐第一臺用于共燃的氣化爐在奧地利 Zeltweg（圖 1-2）建成，隨后芬蘭 La 1-3），荷蘭 Amer（圖 1-4）和美國 Vermont（圖 1-5）相繼建立了氣化爐粉鍋爐共燃應(yīng)用。盡管已經(jīng)成功運(yùn)行，但由于電站關(guān)閉，奧地利的 Zeltw已于近期關(guān)閉。Lahti 和 Vermont 均在運(yùn)行中，但是 Amer 工廠一直在改清潔單元，與 Lahti 和 Vermont 相比，Amer 項(xiàng)目的要求更嚴(yán)格，Amer 氣展了氣體處理設(shè)備，其具有低污染排放的優(yōu)點(diǎn)且鍋爐灰分可能得到更好的共燃應(yīng)用情況見表 1-2。表 1-2 共燃應(yīng)用的氣化爐地點(diǎn) 設(shè)備 規(guī)模 MWth 狀況奧地利 Zeltweg CFB，生物質(zhì)氣化氣與煤粉鍋爐共燃10 1998 年開始運(yùn)行，近期關(guān)閉芬蘭 Lahti CFB，美國 Foster Wheeler 公司，60 1998 年開始運(yùn)行，改

圖 1-2 奧地利能源集團(tuán)在 Zeltweg 建立的 CFB 生物質(zhì)氣化與煤粉鍋爐共燃系統(tǒng)Fig.1-2 CFB biomass gasification and coal-fired boiler combustion system in Zeltweg

51-3 美國 Foster Wheeler 公司在芬蘭 Lahti 建立的 CFB 生物質(zhì)氣化與煤粉鍋爐共燃.1-3 CFB biomass gasification and coal-fired boiler combustion system in Lah

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