生物質(zhì)與煤共氣化可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)燃料的高效清潔利用,彌補(bǔ)生物質(zhì)單獨(dú)氣化的不足,提高能源利用效率。本論文以氣煤和徐州郊區(qū)小麥秸稈為研究對象,在同步熱分析儀上對氣煤和小麥秸稈原料進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)、CO_2非等溫氣化實(shí)驗(yàn)及半焦等溫氣化實(shí)驗(yàn),建立氣化反應(yīng)動力學(xué)模型。在(37)60 mm的管式氣化爐中進(jìn)行氣煤半焦及混合半焦CO_2氣化特性的研究。主要包括以下幾個方面:(1)在同步熱分析儀上對小麥秸稈和氣煤進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn),原料的單獨(dú)熱解表明小麥秸稈的熱解活性高于氣煤。探究3種升溫速率對原料熱解的影響,結(jié)果表明,升溫速率對原料熱解失重變化曲線具有相同的趨勢,升溫速率的提高使得失重速率和熱解開始溫度相應(yīng)的提高。在相同的升溫速率下,小麥秸稈摻混比的增加使得原料共熱解過程的脫揮發(fā)分失重率相應(yīng)地增大,最大失重峰峰值對應(yīng)的溫度降低。以熱解最終生產(chǎn)的半焦產(chǎn)量為標(biāo)準(zhǔn),探究協(xié)同效應(yīng),結(jié)果表明氣煤與小麥秸稈共熱解的協(xié)同作用不明顯。(2)在同步熱分析儀上對小麥秸稈和氣煤進(jìn)行CO_2非等溫氣化實(shí)驗(yàn),考察了升溫速率對原料氣化的影響,結(jié)果表明升溫速率的提高使得開始?xì)饣瘻囟认鄳?yīng)地升高,半焦氣化階段最大失重率明顯地增大,失重段的溫度區(qū)域變寬,氣化反應(yīng)時間縮短。在相同地升溫速率下,探究小麥秸稈摻混比的增加對混合樣品共氣化的影響,結(jié)果表明摻混比對氣煤的氣化起到很大的促進(jìn)作用。以混合樣品失重變化的理論與實(shí)驗(yàn)值做TG、DTG曲線,探究出了共氣化過程存在明顯的協(xié)同效應(yīng)。對氣化過程應(yīng)用縮核模型(SCM)進(jìn)行動力學(xué)分析,擬合相關(guān)系數(shù)R~2較高,隨著氣化溫度的升高,反應(yīng)活化能E和指前因子A相應(yīng)的升高。(3)在同步熱分析儀上對半焦進(jìn)行CO_2等溫氣化實(shí)驗(yàn),研究了氣化溫度和小麥秸稈摻混比對半焦的半焦轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)性的影響,結(jié)果表明氣化溫度的提高和摻混比的增加使得半焦轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)性指數(shù)升高。建立動力學(xué)均相模型(HM)和縮核模型(SCM),表明HM模型在高溫下(1000 ~oC)擬合的效果好,SCM模型在低溫下(900 ~oC)擬合的效果好。(4)在(37)60 mm管式爐上對半焦進(jìn)行CO_2氣化實(shí)驗(yàn),探究了氣化溫度和小麥秸稈摻混比對混合半焦產(chǎn)生的氣體組分、氣體熱值、有效氣體(H_2+CO)組分和氫碳比(H_2/CO)的影響。結(jié)果表明升高氣化溫度和增加小麥秸稈摻混的比例使得氣體組分中CO含量上升,CO_2含量下降,CH_4和H_2變化不是很明顯,氣體熱值增加,氫碳比(H_2/CO)下降。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK6
【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
變量注釋表
1.緒論
    1.1 研究意義及背景
    1.2 文獻(xiàn)綜述
    1.3 研究內(nèi)容及方案
2.樣品基本性質(zhì)測試
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料
    2.2 樣品基本性質(zhì)
    2.3 灰分的XRF分析
    2.4 原料的FTIR測定
3.氣煤與小麥秸稈熱解實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)步驟及設(shè)備
    3.2 氣煤和小麥秸稈熱解特性實(shí)驗(yàn)研究
    3.3 本章小結(jié)
2熱重非等溫共氣化實(shí)驗(yàn)'>4.氣煤與小麥秸稈CO₂熱重非等溫共氣化實(shí)驗(yàn)
    4.1 樣品的制備及設(shè)備的使用
2 共氣化'>    4.2 氣煤與小麥秸稈非等溫CO₂ 共氣化
    4.3 本章小結(jié)
2熱重等溫氣化實(shí)驗(yàn)'>5.半焦CO₂熱重等溫氣化實(shí)驗(yàn)
    5.1 樣品制備及設(shè)備
2 等溫氣化'>    5.2 混合半焦CO₂ 等溫氣化
    5.3 本章小結(jié)
2管式爐氣化實(shí)驗(yàn)'>6.半焦CO₂管式爐氣化實(shí)驗(yàn)
    6.1 樣品制備及設(shè)備
    6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    6.3 本章小結(jié)
7.結(jié)論與建議
    7.1 結(jié)論
    7.2 建議
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

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本文編號：2868968