生物质气化过程的数值计算

发布时间：2020-06-06 07:33

【摘要】：生物质能源是一种可再生能源，在能源日益紧张的今天已经受到人们的重视。生物质气化作为生物质能源利用的一种主要技术有着重要的研究意义。近年来，我国研究者在生物质气化方面已取得了许多重要进展。本论文运用化工流程模拟软件ASPEN PLUS，结合生物质流化床气化实验数据，对生物质气化过程进行数值计算，并分析了计算结果在热力学平衡的基础上，运用吉布斯自由能最小化原理建立了生物质气化模型。对计算结果进行物料衡算和能量衡算，两者均平衡；将模拟结果与实验数据比较，证明该模型能比较准确的模拟实验情况。运用该模型对生物质不同气化条件下的气化结果进行模拟分析，研究了生物质气化的主要参变量：气化剂、温度、ER（空气当量比）和S/B（水蒸汽/生物质质量比）对气化产气的气体体积率、气体热值、气体产率及气化效率的影响。关于生物质空气气化的模拟结果表明：ER是最主要的影响因素；温度随着ER的增加而升高；产气热值、气体产率和气化效率均随着ER和气化温度的升高而增大。空气气化的产气热值在的ER为0.28~0.30，温度为750℃~800℃时达到最高。关于生物质水蒸气气化的模拟结果表明，升温和加大S/B均可提高氢气的产量和在燃气中的比例。将模拟结果与经济效益相结合，选取水蒸气气化的适宜气化温度为800℃。综合上述两组模型，模拟了生物质空气-水蒸气的联合气化。模拟结果表明：温度是气化结果的最主要影响因素，温度固定时ER与S/B呈良好的线性关系；较高的温度有利H_2的产生，但过高会影响热值；较低的ER和较大的S/B均会降低气化温度，这两者对气化结果具有双重作用。当ER=0.3，S/B=0.5时，联合气化的气体产率与气化效率最高，为最佳操作值。
【图文】：

示意图,固定床气化,反应炉,速带

图 1 . 3 固定床气化反应炉示意图 Fi g . 1 . 3 Sc h e ma t ic e o f fi x e d b e d ga s if i e r 如图 1 . 4 所示[3 6] ，一般可以分为上下两段，下段为气固密相段，部经过气体分布板进入到流化床气化炉，生物质原料则从分布板上与气化剂一边向上作混合运动，一边发生干燥、热解、氧化和还原反应温度一般控制在 8 0 0 ℃ 左右。稀相段的作用主要是为了降低气质焦碳不会被气流迅速带出反应器，而继续停留在稀相段发生反

示意图,流化床气化炉,速带,定床

图 1 . 3 固定床气化反应炉示意图 Fi g . 1 . 3 Sc h e ma t ic e o f fi x e d b e d ga s if i e r . 4 所示[3 6] ，一般可以分为上下两段，下段为气固密相气体分布板进入到流化床气化炉，生物质原料则从分剂一边向上作混合运动，一边发生干燥、热解、氧化度一般控制在 8 0 0 ℃ 左右。稀相段的作用主要是为了不会被气流迅速带出反应器，而继续停留在稀相段
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK6

【引证文献】