生物质化学链燃烧气化特性研究

发布时间：2020-04-24 20:06

【摘要】：生物质化学链燃烧气化技术在固碳减排和生物质利用方面有独特的优势,通过改变传统燃烧和气化中化学能的粗放释放途径实现了对燃料化学能的梯级利用,并具有CO2内分离特性和降低NOx排放的优点,化学链燃烧与化学链气化技术原理相似,通过调控反应条件,实现燃烧CO2捕集或气化制取合成气/氢气的目的。本文针对典型生物质稻秆,设计了固定床化学链热利用实验,研究了反应温度和Fe2O3氧载体比例对合成气生成的影响,结果表明在较高的气化反应温度下,反应分为热解和气化两个阶段,增加Fe2O3抑制一次热解生成CO和H2,促进一次热解中间产物进一步气化。Fe2O3增加促进焦油和焦炭的分解,提高原料利用率和气体产率,提高H2和CO2产率,但降低CO和其他碳氢化合物产率,降低了气体热值。综合来看,物料:Fe2O3=1:1有利于制取H2/CO合成气,当比值低于1时,CO2比例大幅提高至50%以上。结合TG-FTIR实验发现,Fe2O3在700~800oC体现供氧作用,促进了稻草低温热解产物进一步热裂解氧化为小分子轻质气体,二次裂解气化产物CO和CO2在725oC和775oC释放,并存在此消彼长的相互转化规律。TG-FTIR实验结果表明生物质内在AAEMs能促进常规气化反应中纤维素热解焦的生成,使热解主要失重温度区间提前,无机钾和钠降低初始挥发分析出温度,无机镁和钙增大热解峰宽,使纤维素热裂解发生在更大的温度区间上,并降低了失重速率;对稻草化学链气化,内在AAEMs的存在能降低高温气化段温度,促进生物质-水气化和化学链气化生成更多的CO2;无机钾和钠增强了800oC失重峰强度,延长了化学链气化时间,提高了气化效率,无机镁和钙显著降低低温热解段的活化能;负载在生物质上的钙离子抑制低温热解段含氧基团分解并发生碳酸化反应,CaCO3600oC分解提高体系中CO2分压,抑制其它含氧官能团分解产生CO2,导致700~1000oC发生化学链气化的反应物总量增加,提高了该段产气量,钙离子促进焦油分解并抑制半焦缩聚为焦炭的反应,从而提升气化反应程度,增加气体产率,对生物质的化学链气化是一种有效的催化剂。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK6

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本文编号：2639347