隨著全球能源和環(huán)境問題日益嚴重,煤、石油、天然氣等化石燃料逐漸消耗,對于新能源的開發(fā)利用已經(jīng)成為急需展開研究的方向。生物質(zhì)能具有資源豐富、分布廣泛、低碳、清潔可再生、利用技術(shù)多樣的特點,因此受到了研究者們的廣泛關(guān)注。本文主要依托國家科技支撐計劃——生物燃氣產(chǎn)業(yè)模式研究與利用示范(2015BAD21B05)。以農(nóng)林生物質(zhì)等難降解的生物質(zhì)廢棄物為對象,針對目前農(nóng)林生物質(zhì)氣化中燃氣熱值低、燃氣含有較高雜質(zhì)等問題,自主設(shè)計了一套農(nóng)林用高熱值高產(chǎn)氣量的生物質(zhì)氣化系統(tǒng),并在該平臺進行了微米級氣化原料的氣化試驗。首先,氣化原料選取某生物質(zhì)微米原料公司生產(chǎn)的木屑和稻殼兩者微米級氣化原料,并對原料進行熱重-質(zhì)譜(TG-MS)試驗,對反應(yīng)過程和合成氣的成分進行分析,為后期的氣化試驗確定較優(yōu)的實驗條件。結(jié)果表明,粒徑在60-80目的反應(yīng)中,失重率最大,合成氣產(chǎn)量越多,各產(chǎn)物峰值溫度也在60-80目時達到最大值,原因是因為60-80目的原料其比表面積大于40-60目的,傳熱效果強,因此反應(yīng)更為完全。升溫速率越大,反應(yīng)越快,原料的失重率越高,合成氣產(chǎn)量也越大。其次,自主搭建了一套蓄熱式微米原料生物質(zhì)氣化系統(tǒng),主要由6大模塊組成,分別是氣固混合送料模塊、雙氣化爐模塊、閥門控制模塊、合成氣降溫凈化處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊。在對蓄熱式微米原料生物質(zhì)氣化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工藝流程做了部分改進優(yōu)化之后,進行了升溫調(diào)試和送風混合送料實驗,確定了實驗系統(tǒng)的實驗工況。研究結(jié)果如下:1、氣化后產(chǎn)生的熱值隨著反應(yīng)溫度的升高有所增加,在1100℃有最大熱值4.43MJ/m~3。碳轉(zhuǎn)化率隨著反應(yīng)溫度的升高迅速上升,產(chǎn)氣量也越大。2、氣化溫度對氣體產(chǎn)物分布有很大影響,H_2的濃度則始終隨氣化溫度的升高而升高,CO的濃度也有小幅增長。3、隨著反應(yīng)溫度升高,H_2/CO比值隨之升高,產(chǎn)氣量隨反應(yīng)溫度的增加而增加,但是在不同溫度范圍其值的增長速度卻有很大不同。在1000℃時,H_2/CO和產(chǎn)氣量分別獲得最大值(0.582和2.83Nm~3/kg)。4、木屑氣化產(chǎn)生的CO的含量明顯高于稻殼氣化產(chǎn)生的CO,稻殼氣化產(chǎn)生的CH_4的含量明顯高于木屑氣化產(chǎn)生的CH_4。5、分析了進料量對氣化性能的影響,通過控制卸料器的變頻電機的頻率來改變進料速率,發(fā)現(xiàn)在14-19Hz之間氣化效果較好,合成氣中的可燃組分(CO+H_2)含量較高,熱值較高,碳轉(zhuǎn)化率也較高。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

圖 1-1 生物質(zhì)氣化的分類無氧或者含氧量極高的氛圍下生物質(zhì)的氣化反應(yīng)程需要對氣化爐持續(xù)供熱才能進行。固體生物發(fā)，生成的氣體部分（約占 25%~30%）主要是，可達 15MJ/m3；固體產(chǎn)物主要是炭，液體產(chǎn)物物質(zhì)在空氣氛圍中進行的氣化反應(yīng)。生物質(zhì)中發(fā)生反應(yīng)，生成以一氧化碳和氫氣為主的合成次氣化的熱源。因此，空氣作為氣化劑的氣化單，成為最容易實現(xiàn)和生物質(zhì)氣化技術(shù)，應(yīng)用較低，這是由于空氣中含有較多的 N2（79%），后的氣體中 N2會占較高的比例。物質(zhì)投入氣化爐后再通入一定的 O2，生物質(zhì)中的

圖 1-2 生物質(zhì)氣化爐的分類氣化爐是指氣化爐的進料口和合成氣出口都在爐體頂部，空氣由底端進入，向上流動經(jīng)過各個反應(yīng)階段與自由下落的生物質(zhì)發(fā)生段容積大，投入的物料能夠在氣化爐爐體上段儲存?zhèn)溆�，如圖 1爐的優(yōu)點是：爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、加工生產(chǎn)已經(jīng)普及；合成氣爐頂端排出，這個過程能夠使得投入的物料升溫，合成氣出來的溫了熱損失，合成氣中的灰分含量也較少。上吸式氣化爐的缺點是氣熱交換后水分大大降低，導致 H2的產(chǎn)量大大減少，且生成的合焦油[11]。

圖 1-2 生物質(zhì)氣化爐的分類吸式氣化爐是指氣化爐的進料口和合成氣出口都在爐體頂部，空氣由風機化爐底端進入，向上流動經(jīng)過各個反應(yīng)階段與自由下落的生物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)體上段容積大，投入的物料能夠在氣化爐爐體上段儲存?zhèn)溆�，如圖 1-3 所氣化爐的優(yōu)點是：爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、加工生產(chǎn)已經(jīng)普及；合成氣爐體中從爐頂端排出，這個過程能夠使得投入的物料升溫，合成氣出來的溫度相減少了熱損失，合成氣中的灰分含量也較少。上吸式氣化爐的缺點是：氣合成氣熱交換后水分大大降低，導致 H2的產(chǎn)量大大減少，且生成的合成氣多的焦油[11]。

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本文編號：2826928