針對熱解氣焦油含量高、熱值低的問題,文章基于焦油催化裂解和熱解氣氣化重整原理,提出了生物質(zhì)熱解氣重整工藝路線,并設(shè)計(jì)、搭建了生物質(zhì)熱解氣重整試驗(yàn)平臺(tái),該試驗(yàn)平臺(tái)主要由熱解、催化重整、產(chǎn)品收集、控制系統(tǒng)等組成。以玉米秸稈為原料,在該試驗(yàn)平臺(tái)上開展了熱解氣重整試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:在以石英砂作為惰性材料的條件（高溫裂解）下,熱解氣產(chǎn)率為33.8%,焦油轉(zhuǎn)化率為64.3%;在玉米秸稈炭催化裂解條件下,熱解氣產(chǎn)率為37.8%,焦油轉(zhuǎn)化率72.6%;高溫裂解和催化裂解條件下生成的熱解氣的熱值均達(dá)到了17MJ/m3以上。熱解氣重整試驗(yàn)平臺(tái)達(dá)到了設(shè)計(jì)目的,為熱解氣重整研究提供了理論支持和技術(shù)支撐。 

【文章來源】：可再生能源. 2019,37(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

生物質(zhì)熱解氣重整工藝流程圖Fig.1Processflowdiagramofbiomasspyrolysisgasreforming絕氧進(jìn)料生物炭焦油熱解氣

多級(jí)冷凝4個(gè)環(huán)節(jié)。通過此重整工藝后焦油含量降低，熱解氣品質(zhì)得到提升，即熱解氣中可燃?xì)饨M分和熱值增加。1.2整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作過程圖2為生物質(zhì)熱解氣重整試驗(yàn)平臺(tái)的示意圖。如圖2所示，上段為熱解系統(tǒng)，下段為催化重整系統(tǒng)，熱解反應(yīng)器和催化重整反應(yīng)器的中間連接段采用伴熱帶和保溫棉保溫，將測溫?zé)犭娕贾糜谑⒐芎桶闊釒У膴A層中，將溫度控制在320℃，保證焦油不會(huì)在石英管管壁上面冷凝。產(chǎn)品收集系統(tǒng)由多級(jí)冷凝裝置和制冷機(jī)組成，設(shè)定制冷機(jī)的冷凝溫度為-8℃，多級(jí)冷凝裝置為四級(jí)冷凝，為了使焦油完全冷凝，二、三級(jí)中裝有玻璃珠，四級(jí)中裝有硅膠。工作時(shí)，先將熱解爐和催化重整爐升溫到設(shè)定溫度，再通入氮?dú)獯祾撸ǖ獨(dú)饬髁繛?.3L/min），使物料填裝反應(yīng)管處于絕氧環(huán)境，將物料填裝反應(yīng)管放入熱解爐中，加熱一定時(shí)間后，生物質(zhì)在熱解反應(yīng)器中發(fā)生熱解反應(yīng)，生成的焦油和熱解氣隨氮?dú)膺M(jìn)入催化重整爐，在高溫和生物炭的作用下，焦油發(fā)生催化裂解反應(yīng)，使部分重質(zhì)焦油裂解為輕質(zhì)焦油，部分焦油轉(zhuǎn)化為氣體。熱解氣中CO2、水蒸氣等組分與生物炭發(fā)生氣化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為CO，H2等可燃組分。重整后的熱解氣和焦油經(jīng)多級(jí)冷凝裝置進(jìn)行油氣分離后分別收集，以測得最終的油氣產(chǎn)率和氣體組成。1.3主要技術(shù)參數(shù)生物質(zhì)熱解氣重整試驗(yàn)平臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。2主體功能單元的設(shè)計(jì)2.1電熱爐功率計(jì)算電熱爐加熱過程中總的能量消耗可分為生物質(zhì)加熱時(shí)所需要的熱量、爐襯總熱損失和其他熱損失。熱量平衡計(jì)算公式為Q=Qi+Qt+Qg（1）式?

滴?2.4×10-3m3/h；SV為體積空速，取值為5000m3/h；AR為床層截面積，m2；V0為體積流量，取值為6×10-4m3/h；u0為空床速度，取值為540m/h；HR為催化劑床層的高度，m；H為反應(yīng)器的長度，m。通過計(jì)算求得物料填裝反應(yīng)管的長度為0.41m，由于熱解產(chǎn)生的熱解氣隨氮?dú)庀滦羞M(jìn)入催化重整爐，所以熱解氣和氮?dú)獾目傮w積流量為1.2×10-3m3/h，由此求得催化劑填裝反應(yīng)管的長度為0.28m。2.3收集與控制系統(tǒng)液體和氣體產(chǎn)物收集系統(tǒng)如圖4所示。由圖4可以看出，催化重整后的熱解氣和焦油進(jìn)入產(chǎn)品收集系統(tǒng)，產(chǎn)品收集系統(tǒng)由多級(jí)冷凝裝置、焦油取樣瓶和氣袋組成。多級(jí)冷凝裝置通過制冷機(jī)為熱解氣降溫以冷凝熱解氣中的焦油和水，焦油取樣瓶用于收集熱解氣中的焦油和水，氣袋用于收集氣化重整后的熱解氣。四級(jí)焦油取樣瓶置于多級(jí)冷凝裝置內(nèi)，制冷劑為乙二醇和水的混合溶液，其中，為了增加熱解氣和焦油的冷凝效率，二、三級(jí)焦油取樣瓶中裝有玻璃珠，四級(jí)焦油取樣瓶中裝有硅膠，以吸收熱解氣中未冷凝的水分。四級(jí)焦油取樣瓶通過軟管連接，熱解氣通過冷凝系統(tǒng)后，熱解氣中的焦油和水被冷凝收集，熱解氣進(jìn)入四級(jí)焦油取樣瓶管路出口連接處的氣袋�？刂葡到y(tǒng)主要有溫度控制系統(tǒng)、載氣控制系統(tǒng)和人體交互控制系統(tǒng)，其中溫度控制系統(tǒng)是生物質(zhì)熱解氣重整試驗(yàn)平臺(tái)的核心，其工作性能對圖4液體和氣體產(chǎn)物收集系統(tǒng)示意圖Fig.4Schematicdiagramoftheliquidandsolidproductcollectionsystem氣袋焦油取樣瓶玻璃珠硅膠多級(jí)冷凝裝置圖3生物質(zhì)熱?

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3140447