在當(dāng)前世界能源結(jié)構(gòu)從以化石燃料為主向可再生能源為主的可持續(xù)能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的進程中,生物質(zhì)氣化技術(shù)是重要方法之一。生物質(zhì)與煤的共氣化是在生物質(zhì)氣化的基礎(chǔ)上,采用生物質(zhì)與煤混合為原料進行氣化反應(yīng),與生物質(zhì)的單獨氣化相比,解決了生物質(zhì)原料季節(jié)性與流化不穩(wěn)定的問題,同時提高了氣化溫度,促進焦油裂解,提高了氣化效率。 氣化技術(shù)多集中在以流化床氣化爐作為反應(yīng)器,其中,雙流化床氣化爐的氣化過程和燃燒過程分別在兩個流化床中進行,通過循環(huán)系統(tǒng)使吸熱的氣化反應(yīng)和放熱的燃燒反應(yīng)在同一裝置完成,可以獲得高純度合成氣,實現(xiàn)了裝置的高度集成和能量合理協(xié)調(diào)。但由于熱量傳遞僅以流動材料在燃燒爐和氣化爐之間的循環(huán)流動實現(xiàn),相對于一體進行時的直接熱輻射或?qū)α鲹Q熱效率要低,而且獨立的氣化爐與燃燒爐均存在對外散熱,散熱面積大,系統(tǒng)熱損失大。 論文基于現(xiàn)有雙流化床氣化爐,提出一種生物質(zhì)與煤流化床共氣化的工藝,不僅利用高溫循環(huán)物料為氣化反應(yīng)提供熱量,還通過燃燒室和氣化室的熱輻射與對流直接交換熱量,減小了熱損失,同時提高了生產(chǎn)效率。本文基于這一工藝,利用CFD軟件建立生物質(zhì)與煤的共氣化模型,通過數(shù)值模擬進行優(yōu)化研究,分析了松木屑與煙煤不同摻混比例及空氣、蒸汽入口溫度對傳熱效果及氣化效果的影響,為優(yōu)化生物質(zhì)與煤流化床共氣化工藝提供了理論依據(jù)。 結(jié)果表明：生物質(zhì)與煤流化床共氣化反應(yīng)器能夠通過燃燒室的熱量傳遞維持氣化室內(nèi)氣化反應(yīng)持續(xù)進行,反應(yīng)器達(dá)到熱平衡時,氣化室的反應(yīng)溫度與蒸汽入口溫度相比提高了100-150K,具有良好的傳熱效果,能夠有效利用熱能；生物質(zhì)與煤流化床共氣化反應(yīng)器能夠得到高品質(zhì)燃?xì)?可燃?xì)庵杏行怏w(H2+CO)成分含量高,燃?xì)鉄嶂悼蛇_(dá)到13.7MJ·Nm-3,氣化效率可達(dá)到82.5%,由于未考慮物料循環(huán),碳轉(zhuǎn)化率略低；與直接供給氣化室熱量相比,生物質(zhì)與煤流化床共氣化反應(yīng)器通過燃燒室與氣化室的熱量交換供給氣化反應(yīng)所需的熱量能夠達(dá)到相同的效果；與單獨氣化相比,松木屑與煙煤在適量摻混比例條件下共氣化有利于氣化反應(yīng)的進行,在氣化室操作溫度1200K時,摻混20%的松木屑制得合成氣的熱值為13.78MJ·Nm-3,碳轉(zhuǎn)化率85.8%,氣化效率87%,H2體積含量80%,達(dá)到最佳氣化效果；隨著燃燒室空氣入口溫度提高,燃燒室與氣化室內(nèi)溫度上升,氣化室燃?xì)鉂舛忍岣?燃?xì)鉄嶂�、碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率均大幅上升,有利于氣化反應(yīng)的進行,空氣入口溫度從800K提高到1000K時氣化室溫度變化很小,氣化反應(yīng)過程基本無變化；隨著氣化室蒸汽入口溫度提高,燃燒室與氣化室內(nèi)溫度上升,燃燒室內(nèi)氣體組分無變化,氣化室燃?xì)鉂舛忍岣?燃?xì)鉄嶂�、碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率均大幅上升,有利于氣化反應(yīng)的進行,蒸汽入口溫度從800K提高到1000K時氣化反應(yīng)的變化略微平緩。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：TK6

【參考文獻】

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本文編號：2816707