生物質(zhì)氣流床氣化特性及半焦氣化動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、隨著化石燃料資源的日益減少以及化石燃料利用過(guò)程對(duì)環(huán)境造成的巨大破壞，生物質(zhì)能的資源化利用正受到越來(lái)越多的重視。石油是能源中最短缺的資源，而生物質(zhì)能是唯一能轉(zhuǎn)變成液體燃料的可再生資源，如何能有效地把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料成為研究的熱點(diǎn)。本文在分析了生物質(zhì)間接液化的優(yōu)點(diǎn)之后，提出了利用氣流床氣化生物質(zhì)制取合成氣。在論證氣流床氣化可行性的基礎(chǔ)上，通過(guò)搭建小型實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采用試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合方式，開(kāi)展了氣流床氣化特性、半焦氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及灰熔融

2、特性研究。研究結(jié)果對(duì)于了解生物質(zhì)氣流床氣化機(jī)理具有重要的意義，為今后的相關(guān)技術(shù)的研發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本文首先論證了生物質(zhì)氣流床氣化制取合成氣可行性及路線選擇，并綜述了生物質(zhì)氣流床氣化在國(guó)內(nèi)外的研究狀況。根據(jù)氣流床氣化的原理，自行設(shè)計(jì)了小型氣流床氣化實(shí)驗(yàn)臺(tái)，介紹了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的概況以及各組成部分的性能，并研究了氣化爐內(nèi)的流場(chǎng)與溫度場(chǎng)。 選用常見(jiàn)生物質(zhì)在氣化爐中進(jìn)行了熱解、純氧氣化、水蒸汽氣化等研究，考察了原料粒度、O/B、S/

3、B、溫度等因素對(duì)熱解氣化產(chǎn)物的影響。實(shí)驗(yàn)表明，粒度越小，越有利于氣體產(chǎn)物的生成；O/B增加，促進(jìn)碳轉(zhuǎn)化率增加，但H<,2>產(chǎn)量減少，CO產(chǎn)量先增加后減少，不同的生物質(zhì)存在一個(gè)最佳的O/B范圍；S/B增大有利于H<,2>產(chǎn)量增加，H<2,>/CO達(dá)到1.35，CO<,2>濃度也增加，S/B控制在0.6～0.8左右H<,2>的產(chǎn)量最大；溫度升高有利于碳轉(zhuǎn)化率增大，冷煤氣效率及H<,2>濃度增加，1400℃水蒸汽氣化時(shí)，H<,2>/CO達(dá)到1

4、.6。 在設(shè)計(jì)氣化爐與模擬氣化反應(yīng)過(guò)程時(shí)，需要熱解與氣化的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，本文研究了生物質(zhì)半焦水蒸汽氣化與CO<,2>氣化的動(dòng)力學(xué)特性。研究表明三種生物質(zhì)的反應(yīng)活性表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，隨著轉(zhuǎn)化率的增加，反應(yīng)速率先增加后減少，反應(yīng)性一直增加，同時(shí)發(fā)現(xiàn)不同半焦的反應(yīng)性存在一定的差異，另外水蒸汽氣化的反應(yīng)速率是CO<,2>氣化時(shí)的2倍。水蒸汽氣化可以采用未反應(yīng)收縮核模型來(lái)描述，CO<,2>氣化則采用混合模型比較精確。 為了能夠滿足氣