生物質(zhì)制燃氣及其城鎮(zhèn)供應(yīng)系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，小城鎮(zhèn)的燃氣供應(yīng)問題越來越受到重視，生物質(zhì)能源具有分布廣、可再生、對環(huán)境友好等特點，在化石能源日益緊張的情況下，生物質(zhì)燃氣作為小城鎮(zhèn)氣源具有廣闊的前景。本文以不同生物質(zhì)原料為對象，在自行設(shè)計的上吸式固定床反應(yīng)器中進行生物質(zhì)的熱解、水蒸氣氣化及催化氣化實驗研究，探討生物質(zhì)在不同條件下的氣化特性；建立了以生物質(zhì)微米燃料為熱源的外熱式生物質(zhì)熱解催化氣化工程示范系統(tǒng)，探討其工程應(yīng)用推廣價值；對生物質(zhì)燃氣城鎮(zhèn)供應(yīng)系統(tǒng)進行了較

2、為深入的討論，為生物質(zhì)燃氣在小城鎮(zhèn)供應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　 （1）采用自制的電熱式熱解氣化爐和催化氣化爐，分別對城鎮(zhèn)固體有機垃圾（城市生活垃圾）及木屑等生物質(zhì)原料進行熱解催化氣化實驗研究，探討生物質(zhì)氣化規(guī)律及影響因素，實驗結(jié)果表明：當反應(yīng)原料為城市生活垃圾時氣體產(chǎn)量可達到1.97 Nm3/kg，產(chǎn)生的焦油可完全消除， H2、CO、CH4在生成物的含量分別達到了50.8％、9.32％和13.3％，熱值

3、最高達24.4 MJ/m3；當反應(yīng)原料為木屑時，產(chǎn)氣量達到1.80Nm3/kg，焦油含量最低2.9％，H2、CO、CH4的含量分別達到49.6％、10.4％和12.2％，熱值可以達到20.2 MJ/m3。
　　 （2）建立生物質(zhì)氣化小城鎮(zhèn)供應(yīng)示范工程，采用外熱式熱解催化氣化工藝，研究利用生物質(zhì)微米燃料加熱生物質(zhì)熱解催化氣化爐，生產(chǎn)中熱值燃氣的可行性。運行結(jié)果顯示，燃燒室溫度可達1100℃，氣化室、催化室溫度達800～900℃，能

4、夠滿足工藝要求。系統(tǒng)氣化效率可達80％，燃氣成分、熱值、焦油含量等能夠滿足城鎮(zhèn)燃氣要求。
　　 （3）利用圖論及數(shù)學(xué)分析的方法，建立了計算效率高、適用性好、計算穩(wěn)定、對初值要求低的管網(wǎng)分析數(shù)學(xué)模型。研究表明，牛頓節(jié)點法模型及牛頓管段方程法模型是兩種較理想的模型，二者都有數(shù)據(jù)準備量少、只涉及節(jié)點-管段關(guān)聯(lián)矩陣、對初值要求低、計算較穩(wěn)定、收斂性較好等優(yōu)點。據(jù)此模型開發(fā)的燃氣管網(wǎng)分析軟件，可為城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)的設(shè)計、運行調(diào)度、管網(wǎng)改造等提

5、供技術(shù)保障。
　　 （4）分析探討城鎮(zhèn)生物質(zhì)燃氣供應(yīng)的不同模式，對1千戶至1萬戶不同規(guī)模、不同管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力工況進行研究，確定各類城鎮(zhèn)的管網(wǎng)壓力級制、供氣方式。研究表明，3000戶以下的小城鎮(zhèn)可采用低壓管網(wǎng)系統(tǒng)供氣，對于較大的城鎮(zhèn)，生物質(zhì)燃氣可與液化石油氣或天然氣混合供應(yīng)。
　　 （5）討論生物質(zhì)燃氣與焦爐煤氣、天然氣等常規(guī)燃氣之間的互換性問題及燃具的適應(yīng)性問題，研究表明，上述三種燃氣沒有互換性，生物質(zhì)