生物质微米燃料高温热解气化特性实验研究

发布时间：2020-05-02 15:41

【摘要】：全球环境污染及一次能源短缺的问题日益突出,以太阳能、风能、生物质能为主要代表,作为能源替代及补充的可再生能源逐渐引起了社会的广泛关注。其中,生物质能源又以其资源丰富、分布广泛、利用途径多样等特点得以广泛运用。本文基于国家科技支撑计划项目——生物燃气产业模式研究与利用示范(2015BAD21B00),针对当前生物质气化过程中存在的气化效率低、焦油含量多、燃气品质不高等主要问题,自主设计出一种新型外加热式气化炉,提出生物质高温蓄热气化技术,在此基础上,进行高温外加热蓄热式单管气化实验,对蓄热式气化热解机理和气化热解特性进行研究,为后期的高温蓄热式气化提供理论依据和数据支撑。本文分别在不同温度(700℃、800℃、900℃)、不同粒径(60目、80目、100目)、不同水蒸气生物质质量比(S/B分别为0、0.7、1.4、2.1)条件下,进行生物质微米燃料气化规律及过程研究。经过试验研究得到以下结论:1、温度升高可以改善气体产量,但是气体的热量降低,温度由700℃上升到900℃,产气量提升31%,由1.19m~3/kg增加到1.56m~3/kg。气化效率由86%提高到96%,热值由14060.57kJ/m~3下降19%到11817.84 kJ/m~3;2、通入水蒸气可以有效改善合成气的质量,尤其是提高H_2的含量,当S/B=1.4实验条件下H_2百分含量由28.13%提高到35.94%,提高幅度达21.73%,气化效率、碳转化率、气化热值增长明显分别增长到94%,96%,12159.04 kJ/m~3;3、粒径越小,气化过程中的传质换热加强,产气量显著增加,粒径由60目减少到100目时,产气量由0.9 m~3/kg增加到1.32 m~3/kg。气化效率由65%提升至94%。
【图文】：

生物质气化,气化过程,方式,分类方式

生物柴油产量总量增长至 280 亿加仑，且该年产量相较于前年增长比例，其中，生物质液体燃料占到全球总需求量的 2.7％。众所周知，美国称为世界上两个最大的乙醇燃料生产国，它们的生产总量可以达到全球总产量的 90％。生物质气化技术指的是固体生物质原料发生化学反应，产生高效清洁的的热处理技术。其技术机理是生物质原料在气化剂作用下，并在气化装反应，使生物质成分中的可降解高聚物发生热解、氧化、还原、重整等应。反应过程中，产生的焦油在催化剂的作用下进一步催化裂解获得含，H2，CmHn等烃类化合物的燃气,称之为气化合成气。生物质气化分类生物质气化技术分类方式各异，分类方式的不同，生物质气化种类也气化方式分类，结果如图 1-1 所示。

生物质气化,气化剂

气化炉整体结构布置简单，运行过程相对可靠，通常适合用来气化含块物料或者含水率低的大块物料与少量粗糙颗粒相混合的物料。气化质量最大生产能力一般不超过 400kg/h。气化剂由气化装置底部向上端通入的同时，由气化炉顶部进行生物质称之为上吸式气化炉。即气化剂通入方式为由下至上通入由于生物质的过程中被加热的气化剂依次发生干燥、热解、氧化、还原反应。与炉气化效果相比较，上吸式气化炉气化合成气气体温度较低造成合成焦油含量较高。该装置的优点在于气化过程中对生物质原料湿度要求热能转换效率相对较高。在国外欧洲和东南亚一些国家运用较多。开心式气化炉运行方式与下吸式气化炉相类似，不同的是，开心式气转动炉栅代替下吸式气化炉中的高温喉管区，在该装置中气化主要反炉栅上部的燃烧区和气化区，同样，结构布置简单，，运行相对可靠。于稻壳等农作物的气化。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TK6

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