固定床生物质气化模拟研究

发布时间：2020-05-27 05:33

【摘要】：本文根据生物质固定床气化原理，开发了固定床生物质气化一维瞬态数学模型，模型中采用了两步热解机制，其中一次热解焦油再次裂解为二次焦油和可燃气体。模型利用质量和能量守恒连同有关的化学反应速率和物理运输过程来描述气化炉内复杂化学与物理过程，，通过模拟计算来预测气体摩尔分数和温度沿气化炉轴向分布，编程应用Fortran语言，数据处理使用软件Tecplot。研究了上吸式固定床空气气化，气化介质温度从300K-750K工况下，气固相温度和气体摩尔分数沿气化炉轴向的分布和气化介质温度对气化参数的影响，模拟结果表明气化效率随气化介质温度的升高而升高，气化介质空气温度为450K，燃气一氧化碳摩尔分数为15.46%，氢气为5.27%，气化效率为48.55%，气化炉输出功率37.95MJ/h，气体热值为4.31MJ/m3属于低热值气体，燃气中焦油含量较高为3.68%。对下吸式固定床气化空气气化研究了气化介质温度为300K下，供气量3-15kg/h，模拟结果表明供气量升高当量比降低，当量比为0.4时气化效率最高，燃气中焦油随着当量比的升高而升高，最佳工况当量比为0.4即供气量为9kg/h，燃气热值5.89MJ/m3，气化效率为64.58%，气化炉输出功率88.59MJ/h，焦油摩尔分数为0.892%，因此下吸式固定床气化能很好的解决气化焦油问题。上吸式固定床高温水蒸气气化研究了高温水蒸气温度从1200-1800K，模拟结果表明气化效率、燃气热值和输出功率都随气化介质温度的升高而升高。在水蒸气温度1500K下气化燃气热值为11.35MJ/m3，干燃气中氢气的摩尔分数达35%，高温水蒸气气化可制取高浓度氢气。在自供热系统下，下吸式固定床气化效率比上吸式固定床气化效率提高8%-15%。
【图文】：

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化基本原理化机理分析解气化简称为生物质气化。所谓的生物质气化是指将固体或料的物理和热化学变化过程。生物质气化过程的反应机理十议，以三种学说为主它们分别是：一氧化碳说、还原说和质气化随气化原料性质、气化剂种类、气化炉类型、催化剂应也有所不相同，但是这些气化过程基本相似都包含干燥和氧化反应四个部分。以上吸式固定床生物质气化炉中的气化原理进行分析如图 2-1，因为上吸式气化炉气化过程分层比物质气化原理。

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燃料的挥发分。（1）气化介质空气温度 300K图4.1 气固相温度随气化炉轴向的变化图4.2 气体摩尔分数随气化炉轴向的变化固相最高温度 1335K，气相最高温度为 1294K；燃气热值 4.34MJ/m3，气化效率为 48.35%，气化炉输出功率 37.26MJ/h；主要气体摩尔分数 CO：15.2%，H2：5.35%，CH4：1.64%；最终焦油摩尔分数（包括未热解的一次焦油和二次热解焦油）Tar：3.7%。（2）气化介质空气温度 450K固相最高温度 1350K，气相最高温度为 1312K；燃气热值 4.31MJ/m3，气化效率为 48.55%
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK6

【参考文献】