安徽阜阳气煤—小麦秸秆共气化特性研究

发布时间：2020-11-03 18:53

　　 生物质与煤共气化可以实现生物质燃料的高效清洁利用,弥补生物质单独气化的不足,提高能源利用效率。本论文以气煤和徐州郊区小麦秸秆为研究对象,在同步热分析仪上对气煤和小麦秸秆原料进行热解实验、CO_2非等温气化实验及半焦等温气化实验,建立气化反应动力学模型。在(37)60 mm的管式气化炉中进行气煤半焦及混合半焦CO_2气化特性的研究。主要包括以下几个方面:(1)在同步热分析仪上对小麦秸秆和气煤进行热解实验,原料的单独热解表明小麦秸秆的热解活性高于气煤。探究3种升温速率对原料热解的影响,结果表明,升温速率对原料热解失重变化曲线具有相同的趋势,升温速率的提高使得失重速率和热解开始温度相应的提高。在相同的升温速率下,小麦秸秆掺混比的增加使得原料共热解过程的脱挥发分失重率相应地增大,最大失重峰峰值对应的温度降低。以热解最终生产的半焦产量为标准,探究协同效应,结果表明气煤与小麦秸秆共热解的协同作用不明显。(2)在同步热分析仪上对小麦秸秆和气煤进行CO_2非等温气化实验,考察了升温速率对原料气化的影响,结果表明升温速率的提高使得开始气化温度相应地升高,半焦气化阶段最大失重率明显地增大,失重段的温度区域变宽,气化反应时间缩短。在相同地升温速率下,探究小麦秸秆掺混比的增加对混合样品共气化的影响,结果表明掺混比对气煤的气化起到很大的促进作用。以混合样品失重变化的理论与实验值做TG、DTG曲线,探究出了共气化过程存在明显的协同效应。对气化过程应用缩核模型(SCM)进行动力学分析,拟合相关系数R~2较高,随着气化温度的升高,反应活化能E和指前因子A相应的升高。(3)在同步热分析仪上对半焦进行CO_2等温气化实验,研究了气化温度和小麦秸秆掺混比对半焦的半焦转化率及反应性的影响,结果表明气化温度的提高和掺混比的增加使得半焦转化率及反应性指数升高。建立动力学均相模型(HM)和缩核模型(SCM),表明HM模型在高温下(1000 ~oC)拟合的效果好,SCM模型在低温下(900 ~oC)拟合的效果好。(4)在(37)60 mm管式炉上对半焦进行CO_2气化实验,探究了气化温度和小麦秸秆掺混比对混合半焦产生的气体组分、气体热值、有效气体(H_2+CO)组分和氢碳比(H_2/CO)的影响。结果表明升高气化温度和增加小麦秸秆掺混的比例使得气体组分中CO含量上升,CO_2含量下降,CH_4和H_2变化不是很明显,气体热值增加,氢碳比(H_2/CO)下降。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TK6
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1.绪论
    1.1 研究意义及背景
    1.2 文献综述
    1.3 研究内容及方案
2.样品基本性质测试
    2.1 实验原料
    2.2 样品基本性质
    2.3 灰分的XRF分析
    2.4 原料的FTIR测定
3.气煤与小麦秸秆热解实验研究
    3.1 实验步骤及设备
    3.2 气煤和小麦秸秆热解特性实验研究
    3.3 本章小结
2热重非等温共气化实验'>4.气煤与小麦秸秆CO₂热重非等温共气化实验
    4.1 样品的制备及设备的使用
2 共气化'>    4.2 气煤与小麦秸秆非等温CO₂ 共气化
    4.3 本章小结
2热重等温气化实验'>5.半焦CO₂热重等温气化实验
    5.1 样品制备及设备
2 等温气化'>    5.2 混合半焦CO₂ 等温气化
    5.3 本章小结
2管式炉气化实验'>6.半焦CO₂管式炉气化实验
    6.1 样品制备及设备
    6.2 实验结果分析
    6.3 本章小结
7.结论与建议
    7.1 结论
    7.2 建议
参考文献
作者简历
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本文编号：2868968