發(fā)布時(shí)間：2020-11-08 09:09

　　 生物質(zhì)制氫研究是可再生能源的重要方向之一,本文提出了由常壓移動(dòng)床熱解、二次熱裂解、水蒸氣轉(zhuǎn)化和變換反應(yīng)組成的生物質(zhì)熱解制氫技術(shù)路線,通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模擬計(jì)算,研究了生物質(zhì)向富氫氣體轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律。 利用熱重儀分析了農(nóng)業(yè)殘余物熱解的規(guī)律和特征參數(shù),獲得了熱解反應(yīng)速率、反應(yīng)時(shí)間和轉(zhuǎn)化率的定量結(jié)果,不同原料呈現(xiàn)出一致的熱解反應(yīng)機(jī)制,表觀動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算表明,可以用單段一級(jí)反應(yīng)過程描述生物質(zhì)熱解反應(yīng)。 設(shè)計(jì)并建立了常壓移動(dòng)床連續(xù)熱解制氫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)生物質(zhì)熱解過程的釋氫現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究,研究表明高溫有利于提高氣體產(chǎn)率和氫氣濃度,在不使用空氣和氧等介質(zhì)的條件下獲得了品質(zhì)較高的中熱值富氫氣體。 將Gibbs自由能最小化方法和Miller模型相結(jié)合,對(duì)熱解過程進(jìn)行數(shù)值求解,從動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)平衡角度研究了熱解過程,發(fā)現(xiàn)和分析了生物質(zhì)向富氫氣體轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象、反應(yīng)規(guī)律和影響因素,預(yù)測了與實(shí)驗(yàn)吻合的產(chǎn)物組成。 探討了通過水蒸汽轉(zhuǎn)化和變換反應(yīng)對(duì)熱解氣進(jìn)行重整的方案,進(jìn)行了生物質(zhì)熱解制氫系統(tǒng)的能量平衡計(jì)算,分析了氧化鈣參與熱解對(duì)提高系統(tǒng)效率的作用,確定了優(yōu)化的工藝參數(shù),玉米秸和稻殼氫產(chǎn)率可分別達(dá)到48.18 mol/kg和45.85mol/kg,氣體中氫氣濃度達(dá)到74.78%和73.35%,理想能量轉(zhuǎn)換率達(dá)到77.9%和83.4%。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：TK91
【部分圖文】：

圖 1-1 二次熱解法生物質(zhì)制氫工藝流程國生物質(zhì)資源以農(nóng)作物秸稈為主，這類原料松散、堆積密度低，氣流床或固定床工藝時(shí)，物料的移動(dòng)和輸運(yùn)比較困難，因此在一次動(dòng)床管式熱解爐，由螺旋推進(jìn)器輸送和移動(dòng)固體顆粒，可以使用簡原料，有相當(dāng)寬廣的原料適應(yīng)性，同時(shí)顆粒的運(yùn)動(dòng)增加了與避免的化了傳熱。稈含灰量遠(yuǎn)大于木質(zhì)原料，而且由于鉀元素存在使灰熔點(diǎn)較低，造成的問題，采用了二次熱解的方案。第一次熱解溫度低于灰熔點(diǎn)后，只對(duì)氣體產(chǎn)物實(shí)施二次高溫?zé)峤狻６螣崃呀獾哪康氖菍⒔褂娃D(zhuǎn)化為不可凝結(jié)的永久氣體，并徹底消除焦油。為提高氫氣產(chǎn)率，以后，采用水蒸氣轉(zhuǎn)化和變換對(duì)熱解氣進(jìn)行重整。國內(nèi)外其他生物質(zhì)熱化學(xué)制氫方法相比，本工藝有以下優(yōu)點(diǎn)：（1下進(jìn)行熱解和二次熱裂解的方案，避免了苛刻的工藝條件；（2）熱了空氣參與，提高了氣體有效成分濃度和熱值；（3）避免了使用氧

分別進(jìn)行了熱重試驗(yàn)，運(yùn)用試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)熱重分析曲線的基本特征、加熱速率對(duì)等速升溫?zé)嶂厍�的影響、不同生物質(zhì)原料熱解特性的差別、溫度對(duì)熱解速率和殘?zhí)渴Ｓ嗔康挠绊懙冗M(jìn)行了分析，采用 Coats-Redfern 法進(jìn)行了熱解過程表觀動(dòng)力學(xué)分析，求取了不同原料在不同升溫速率下的表觀活化能 E 和指前因子 A。4.1 熱重分析實(shí)驗(yàn)方法4.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)采用日本產(chǎn)的 TG/DTA6200 型熱重差熱分析儀。該儀器為高溫型“差熱－熱重－微商熱重”聯(lián)合分析儀，可以同時(shí)對(duì)微量試樣進(jìn)行精確的熱重、微商熱重和差熱測量。該儀器的整機(jī)組成如圖 4－1 所示。

圖5-1 熱解制氫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)2.移動(dòng)床熱解爐；3.殘?zhí)际占鳎?.二次熱裂解器；5.冷卻器；流量；8.紅外氣體分析儀；9.真空抽氣泵；10.數(shù)據(jù)采集與控制ACAC123645910
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 閆桂煥;姜建國;許敏;孫奉仲;孫榮峰;;生物質(zhì)氣化氧化區(qū)反應(yīng)過程的動(dòng)力學(xué)模型[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2013年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 趙麗霞;生物質(zhì)粗甘油混合高效制氫實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2011年

2 閆桂煥;下吸式固定床農(nóng)林類生物質(zhì)低焦油氣化過程試驗(yàn)研究與數(shù)值計(jì)算[D];山東大學(xué);2011年

3 趙希強(qiáng);農(nóng)作物秸稈微波熱解實(shí)驗(yàn)及機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2874574