為實(shí)現(xiàn)秸稈類農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物的高效清潔能源化轉(zhuǎn)化利用,采用帶有二級(jí)返料系統(tǒng)的循環(huán)流化床氣化爐對(duì)玉米秸稈進(jìn)行了氣化試驗(yàn)。在二級(jí)返料系統(tǒng)開啟及閉合條件下,選取空氣當(dāng)量比為0.20～0.35,研究空氣當(dāng)量比對(duì)玉米秸稈氣化特性的影響,結(jié)果表明二級(jí)返料系統(tǒng)開啟及閉合兩種工況均在空氣當(dāng)量比為0.26時(shí)取得較優(yōu)值,二級(jí)返料系統(tǒng)開啟時(shí)具有較好的氣化效果,碳轉(zhuǎn)化率與氣化效率最大值分別達(dá)到93.54%與77.06%。在二級(jí)返料系統(tǒng)開啟狀態(tài)下,試驗(yàn)研究了水蒸氣配比對(duì)玉米秸稈氣化特性的影響,結(jié)果表明以空氣為主氣化介質(zhì),輔助以水蒸氣氣化,可以有效改善氣化燃?xì)馄焚|(zhì),提升氣化效率。當(dāng)空氣當(dāng)量比為0.26、水蒸氣配比為0.2時(shí),玉米秸稈空氣—水蒸氣氣化具有較好的氣化特性,燃?xì)鉄嶂蹬c氣化效率分別達(dá)到最大值5.89MJ/m3與81.45%。典型工況條件下的焦油蒸餾餾分分析結(jié)果表明,提高氣化爐反應(yīng)溫度,并保持一定的水蒸氣氣化環(huán)境,可促進(jìn)焦油裂解轉(zhuǎn)化。試驗(yàn)可為秸稈類生物質(zhì)的高效清潔轉(zhuǎn)化利用提供參考依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2019,35(05)北大核心EICSCD

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空氣當(dāng)量比ER對(duì)氣化爐內(nèi)溫度與焦油含量的影響Fig.4Effectofairequivalenceratio(ER)on注：S/B=0

農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)（http://www.tcsae.org）2019年230二級(jí)返料系統(tǒng)的啟閉對(duì)于玉米秸稈碳轉(zhuǎn)化率及氣化效率的影響變化曲線見圖5。由圖5所示的試驗(yàn)結(jié)果可以判斷，增大ER促進(jìn)了氣化爐內(nèi)的氧化燃燒，促使玉米秸稈原料與過(guò)程半焦氣相轉(zhuǎn)化，以及不飽和烴與焦油等大分子物質(zhì)裂解成小分子氣體，從而提高原料碳轉(zhuǎn)化率；當(dāng)ER較小時(shí)，氣化反應(yīng)強(qiáng)度弱，進(jìn)入氣化爐內(nèi)的生物質(zhì)原料難以反應(yīng)充分，雖然氣化燃?xì)鉄嶂递^高，但受限于產(chǎn)氣量小導(dǎo)致氣化效率仍然偏低；隨著ER增大，燃?xì)鉄嶂惦m有下降，但氣化產(chǎn)氣量增加，氣化效率整體上呈現(xiàn)出了先升后降的變化；在相同ER條件下，二級(jí)返料系統(tǒng)的開啟增加了玉米秸稈原料在氣化爐內(nèi)的循環(huán)反應(yīng)時(shí)間，促使氣化殘?jiān)敖褂椭械母嘤袡C(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化到氣相產(chǎn)物中。注：S/B=0。Note:S/B=0.圖5空氣當(dāng)量比ER對(duì)碳轉(zhuǎn)化率及氣化效率的影響Fig.5Effectofairequivalenceratiooncarbonconversionrateandgasificationefficiency由圖5還可以得出，當(dāng)二級(jí)返料系統(tǒng)閉合時(shí)，ER為0.20～0.35時(shí)的氣化效率為63.52%～72.95%，碳轉(zhuǎn)化率為77.34%～91.19%，較理想的ER為0.26，此時(shí)氣化效率達(dá)到最大值72.95%，對(duì)應(yīng)的燃?xì)鉄嶂禐?.22MJ/m3，與于杰等[15]采用循環(huán)流化床對(duì)玉米秸稈進(jìn)行氣化試驗(yàn)ER為0.20～0.35時(shí)的氣化效率63%～70%，以及Guo等[23]采用循環(huán)流化床對(duì)中藥渣進(jìn)行氣化試驗(yàn)ER為0.25～0.35時(shí)的氣化效率60%～68%、碳轉(zhuǎn)化率75%～90%的研究結(jié)果基本是一致的。當(dāng)二級(jí)返料系統(tǒng)開啟時(shí)，系統(tǒng)氣化效率為66.99%～77.06%，碳轉(zhuǎn)化率為79.86%～93.54%，較理想的ER為0.26，此時(shí)氣化效率

第5期常加富等：玉米秸稈循環(huán)流化床氣化爐氣化工藝參數(shù)優(yōu)化231圖7S/B對(duì)燃?xì)鉄嶂蹬c氣化效率的影響Fig.7EffectofS/Bongascalorificvalueandgasificationefficiency2.3焦油餾分分析根據(jù)焦油各組分沸點(diǎn)不同，將焦油樣品分為輕油、酚油、洗油、蒽油和瀝青5個(gè)主要餾分[17]。選取3種典型工況下，具有較優(yōu)氣化參數(shù)條件時(shí)取樣得到的焦油樣品，進(jìn)行餾分分析，不同工況下得到焦油樣品的主要餾分含量列于表4。在工況1的焦油樣品中，沸點(diǎn)＞300℃的蒽油、瀝青含量占比高達(dá)57.2%，而低沸點(diǎn)的輕質(zhì)油和酚油含量較少，表明焦油樣品中重質(zhì)成分含量較高。對(duì)于工況3的焦油樣品，輕質(zhì)油和酚油的含量急劇增加，蒽油和瀝青重質(zhì)成分的含量占比降至14.2%。由3種典型工況條件下的焦油蒸餾餾分結(jié)果可知，提高氣化爐溫度，并保持一定的水蒸氣氣化環(huán)境，可促進(jìn)氣化過(guò)程中的副產(chǎn)物焦油裂解轉(zhuǎn)化。這與Minkova等[30]與Wang等[31]的研究結(jié)果是一致的：在較高溫度下，生成的H2和CO等還原氣體，將加速焦油類重質(zhì)組分的裂化和重整反應(yīng)，減小瀝青和蒽油的含量，從而增加輕油的含量。此外，蒸氣的引入可以產(chǎn)生大量的H自由基，促進(jìn)焦油中重質(zhì)組分的重組反應(yīng)，并為轉(zhuǎn)化中間體提供了穩(wěn)定劑阻止重聚合反應(yīng)，從而生成更多的輕質(zhì)組分。表4不同餾程范圍的焦油樣品含量Table4Contentofdifferentdistillationrangeoftarsamples%工況條件Workingconditions餾程范圍DistillationrangeCase二級(jí)返料系統(tǒng)啟閉Open/ClosedERS/B<170℃170～210℃>210～300℃>300～360℃>360℃1關(guān)閉Closed0.2603.813.725.318.538.72開啟Open0.2607.728.233.620.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于熱解-重整-燃燒解耦三床氣化系統(tǒng)的生物質(zhì)催化制富氫氣體[J]. 亞力昆江·吐爾遜,潘岳,別爾德汗·瓦提汗,迪麗努爾·塔力甫,阿布力克木·阿布力孜,馬鳳云,徐紹平.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(17)
[2]玉米秸稈循環(huán)流化床氣化中試試驗(yàn)[J]. 于杰,董玉平,常加富,董磊.  化工進(jìn)展. 2018(08)
[3]生物質(zhì)熱解影響因素及技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 胡二峰,趙立欣,吳娟,孟海波,姚宗路,叢宏斌,吳雨濃.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(14)
[4]秸稈熱解工藝優(yōu)化與生物炭理化特性分析[J]. 劉朝霞,牛文娟,楚合營(yíng),牛智有.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(05)
[5]玉米秸稈循環(huán)流化床熱解氣化試驗(yàn)[J]. 于杰,王成泉,于圣濤,董玉平,常加富,董磊.  新能源進(jìn)展. 2018(01)
[6]玉米秸稈與煤流化床的共氣化特性[J]. 曾曦,敖先權(quán),曹陽(yáng),楊愛(ài)江.  過(guò)程工程學(xué)報(bào). 2017(03)
[7]我國(guó)農(nóng)作物秸稈綜合利用發(fā)展模式及政策建議[J]. 石祖梁,劉璐璐,王飛,李想,常志州.  中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào). 2016(06)
[8]循環(huán)流化床中菌渣熱解氣化特性的研究[J]. 楊帥,張兆玲,孟劍峰,董玉平,梁敬翠,蓋超,范鵬飛.  高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào). 2015(04)
[9]感冒清熱顆粒中藥渣中試規(guī)模循環(huán)流化床氣化實(shí)驗(yàn)[J]. 范鵬飛,李景東,劉艷濤,董玉平,梁敬翠,蓋超,張彤輝.  化工進(jìn)展. 2014(08)
[10]中藥渣雙回路循環(huán)流化床氣化試驗(yàn)[J]. 董玉平,張彤輝,常加富,閆永秀,梁敬翠,呂兆川,楊帥,范鵬飛.  天然氣工業(yè). 2013(10)

碩士論文
[1]稻殼/木屑焦水蒸氣高溫氣化反應(yīng)特性[D]. 孫佳偉.哈爾濱理工大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3562021