生物质固体有机废弃物气化技术与建模分析

发布时间：2021-09-30 00:58

　　随着科技的进步,能源紧缺和环境污染的问题也随之日益严重,因此,世界各国都在寻求低污染、可再生的高效能源。生物质作为地球上存在最广泛的可再生能源,具有产量大、易储存和清洁性等众多优点。通过生物质气化技术可将生物质有效转化成氢气、一氧化碳等替代燃料,具有良好的发展潜力。本文创新性地设计了一款自供热式水气补给气化炉,通过Fluent仿真,优化气化炉的设计方案,并基于Aspen Plus软件完成了气化过程模拟以及实验研究,为生物质气化制氢提供有力的理论依据,为工程应用提供参考。具体研究内容和结果如下:1)本文首先对气化炉装置进行优化设计,Fluent仿真结果表明,采用双侧进气单侧排气的方式,气流速度均匀性好。对仿真结果进行实验验证,结果表明该方案气化过程燃烧稳定性好,说明Fluent的气化仿真过程准确度高。2)基于Aspen Plus软件进行气化过程模拟,探究气化试验的参数设计。仿真结果表明气化温度、蒸气流速、通气速率、生物炭添加量以及燃烧室压力对生物质气化产生的混合气各组分产率有影响,其中,气化温度的影响最为显著,气化温度在700 ℃左右,最有利于H2的生成。考虑到生物质气化系统的能耗、制造... 

【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２气化炉类型??Ｆｉｇ．?１－２?Ｆｙｐｅ?ｏｆ?ｇａｓｉｆｉｅｒ??３??

温度传感器分别通过导线将实时采集的数据传递到四通道无纸记录仪，然后通过４８５??通讯线将实时数据传递到电脑的上位机，分别用于实时监测反应室上、中、下三个位置的??温度。气化炉反应室结构如图２－５所示。??根据气化过程反应室内发生的不同热化学反应，可形成千燥层、热分解层、还原层以??及氧化层。通常干燥层的高度为０．１？〇．３ｍ、热分解层一般取０．３？２．０?ｍ、还原层一般取??０．１８？０．３?ｍ、氧化层一般取０．１８？０．３?ｍ［６４］，因此，气化炉反应室的高度应２０．７６?ｍ，为了??保证气化完全，又要避免因为气化炉过高而影响操作，初步将气化炉反应室部分高度确定??为１．０?ｍ。为了保证每次气化反应过程中气化炉反应室的装载容量为１．０?ｋｇ左右，以一定粒??径的龙眼壳生物质进行测算得到反应室内部容积０．００７？０．００８?ｍ３，则可计算出反应室内径ｄ??为：??ｄ?＝?２．［＾?（２－１）??＼Ｈｎ??式中：Ｈ—为气化炉反应室高度，ｍ；??Ｖ—为气化炉反应室内部容积，ｍ３；??ｄ—为气化炉反应室内径

３）气化炉炉底的设计??气化炉炉底为炉灰室也是混合气的空冷室，由于炉底部分没有隔热层，直接与外界空??气接触，当混合气经过炉底时，混合气中的部分水蒸气会冷凝在炉底。炉底结构如图２－６??所示，主要由炉灰室、侧排气阀、底部出灰口三部分组成。炉灰室侧排气阀是对称布置的，??下方的底部排气阀采用锥形设计，在不作为排气口时，更有利于灰分与水气的排出。炉灰??室下方由三角圆柱支撑座进行支撑。??１??／＾丄??■?＾?．?ｊ?ｙ??＾?＼ｊ＿??Ｗ??１、炉灰室：２、侧排气阀；３、底部排气阀??图２－６炉底结构示意图??Ｆｉｇ．２－６?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｆｕｒｎａｃｅ?ｂｏｔｔｏｍ??反应室与炉顶、炉底间均设有连接法兰，由于该气化炉气化过程内部气压较低，装配??时先通过对称的两个定位螺栓进行定位，再由快速夹紧器进行连接，两相接的连接法兰间??均设有耐高温密封垫圈，即可确保气化炉的密封性能。快速夹紧器结构如图２－７所示。??１７??

【参考文献】：
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本文编号：3414803