典型生物质热解气化气体释放及焦油析出特性研究

发布时间：2020-09-27 18:08

　　 能源危机及环境污染问题的日益严重，使分布广泛、产量巨大且二氧化碳“零排放”的可再生能源生物质能的资源化利用引起广泛关注。生物质气化技术是以生物质为原料，以气体为目标产物的生物质能利用技术之一，因产物用途广泛受到了越来越多的关注。本文对我国丰富的农业废弃物资源谷壳等作为主要研究对象，对其进行了热解及水蒸汽气化实验，研究了热转化过程中气体及焦油的释放特性。 首先用Gasboard-3100气体分析仪测量反应过程中产气的组分，对比了不同温度下谷壳在惰性气氛及水蒸汽存在的条件下，即热解与气化过程中气体的实时释放特性。研究发现在两种气氛中气体的初始释放特性一致，即大量的挥发分迅速释放，在有水蒸汽存在的工况下，焦与水蒸汽的反应使气体产量明显增大，且温度越高，气体产量增加越多。 其次，考察操作条件、生物质种类及催化剂对水蒸汽气化反应的影响。研究发现粒径越小、停留时间越长，气体产量越大，但这两个条件对气体组分的影响不大。水蒸汽的加入能明显促进气体产量的增加，特别是提高氢气产量。不同生物质的气化特性也不同，其中，木屑的气化活性较稻草和谷壳的高。催化剂的加入能明显提高气化速率，其中CaO催化剂对气体产量提升最大，Fe_2O_3能促进CH_4的减少并降低焦油含量。 最后选取6个典型工况，分别是700℃热解、800℃热解和气化（无催化剂和加入CaO、MgO、Fe_2O_3），深入研究不同工况下生物质焦油的析出特性，使用GC/MS和重量法分析焦油组分和焦油产量。结果表明高温、水蒸汽的加入能促进焦油的裂解，但会增大焦油的芳香性；三种催化剂对焦油裂解均有促进作用，程度由大到小依次是Fe_2O_3、CaO、MgO，特别是Fe_2O_3的加入使可检测出的焦油组分的种类明显减少。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TK6
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 生物质能的特点
    1.2 生物质能的利用现状
    1.3 课题的提出
    1.4 主要研究内容
2 生物质气化研究综述及台架介绍
    2.1 生物质气化
    2.2 生物质气化焦油
    2.3 实验台架介绍
    2.4 本章小结
3 生物质热解气化中气体释放特性
    3.1 引言
    3.2 实验方案介绍
    3.3 气体释放特性分析
    3.4 催化剂对谷壳水蒸汽气化的影响
    3.5 本章小结
4 生物质热解气化反应过程中焦油释放特性
    4.1 引言
    4.2 焦油处理及检测方法
    4.3 气化过程中焦油析出特性的影响
    4.4 本章小结
5 全文总结与建议
    5.1 全文总结
    5.2 下一步工作建议
致谢
参考文献

【参考文献】

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本文编号：2828197