生物質(zhì)流化床的水蒸汽氣化實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著世界工業(yè)化進(jìn)程的快速發(fā)展，人類對(duì)優(yōu)質(zhì)能源的需求也越來越強(qiáng)烈。目前，在能源危機(jī)和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的情況下，世界各國都在積極尋求能夠提高能源效率的新的綠色可再生能源。作為最廣泛的可再生資源，生物質(zhì)因其對(duì)化石燃料的低依賴性和溫室氣體的低排放性，已經(jīng)成為各國研究的熱點(diǎn)。生物質(zhì)氣化技術(shù)是有效利用生物質(zhì)的途徑之一，而采用水蒸汽作為氣化劑可以大幅度的提高產(chǎn)氣中H2的含量，得到高熱值燃?xì)狻１菊n題以生物質(zhì)鋸末為原料，在流化床反應(yīng)器中對(duì)生物質(zhì)流化床水蒸

2、汽氣化特性進(jìn)行了探索研究，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的流化床進(jìn)行改進(jìn)，采用自主改進(jìn)的螺旋進(jìn)料器，通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速從而帶動(dòng)絞龍的旋轉(zhuǎn)速率而達(dá)到控制進(jìn)料量，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，進(jìn)料量呈線性增加；采用全自動(dòng)電熱蒸氣發(fā)生器供給水蒸汽，通過調(diào)節(jié)水蒸汽壓力控制不同水蒸汽流量。
　?。?）在自制的流化床裝置上進(jìn)行水蒸汽氣化實(shí)驗(yàn)，分別研究了反應(yīng)溫度、水蒸汽流量和顆粒粒徑對(duì)氣體產(chǎn)率、氣體組分和合成氣組分的影響。結(jié)果表明：

3、隨著溫度的升高，氣體產(chǎn)率由0.76L/g增加至1.19L/g，H2含量增加，H2/CO由1.05增至1.87，另外殘?zhí)款w粒的表面逐漸熔化，揮發(fā)分析出，造成表面較大的孔洞；水蒸汽流量對(duì)生物質(zhì)水蒸汽氣化反應(yīng)也有重要的影響，蒸氣流量由10g/min升高至25g/min，氣體產(chǎn)率由0.76L/g到1.72L/g，合成氣含量及H2/CO比值增加；顆粒粒徑相比溫度及水蒸汽流量對(duì)氣化結(jié)果影響不大。利用Fluent軟件對(duì)生物質(zhì)流化床水蒸汽氣化進(jìn)行了模擬

4、，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)的變化趨勢相似。
　　（3）采用TG-DTA分析添加鈣基催化劑CaO/Ca12Al14O33情況下與沒有添加催化劑情況下生物質(zhì)的失重特性，結(jié)果表明鈣基催化劑的加入有助于促進(jìn)揮發(fā)分的析出，能夠促進(jìn)生物質(zhì)熱解過程中焦油的裂解。考察了添加鈣基催化劑對(duì)氣化結(jié)果的影響，結(jié)果表明：催化劑量的增加，使得氣體產(chǎn)率、合成氣含量增加，但是當(dāng)Ca/C大于1時(shí)，氣體產(chǎn)率開始減??；在添加鈣基催化劑條件下，溫度的升高、水蒸汽流量的增加，氣體產(chǎn)

5、率及合成氣品質(zhì)都得到提高，氣化效果較未添加催化劑效果好；最后比較鈣基催化劑與其他幾種催化劑性能區(qū)別，相同條件下，鈣基催化劑CaO/Ca12Al14O33的催化效果明顯優(yōu)于CaO和焦炭。
　?。?）采用熱重法分析了生物質(zhì)水蒸汽氣氛下的熱失重行為，發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)的熱失重過程主要分為揮發(fā)分析出階段和半焦氣化階段；采用Coats-Redfern積分法對(duì)兩階段進(jìn)行動(dòng)力學(xué)參數(shù)求解，結(jié)果表明揮發(fā)分析出階段由一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模型描述，對(duì)應(yīng)的活化能為88