生物质固定床气化燃烧过程模拟及热风装置的设计与运行

发布时间：2022-01-13 13:01

　　随着化石燃料燃烧带来的能源短缺及污染问题日益突出,生物质作为世界第四大能源,以其产量巨大、分布广泛、碳循环等优点已引起全球的广泛关注。生物质气化及气化燃烧是解决生物质资源化利用的有效途径,鉴于生物质气化过程最优工况难确定,且目前生物质气化燃烧装置主要针对流化床及炉排炉,对固定床研究较少,对气化、燃烧过程温度及过量空气系数控制也未有深入研究,本论文先通过采用Aspen Plus流程模拟软件对生物质气化及气化燃烧过程进行模拟,构建多因素条件下的最优工况,在此基础上开展了生物质固定床气化燃烧热风装置的设计及实验工作,通过调控过量空气系数、气化及燃烧温度,取得了较好的实验结果,主要研究成果如下:（1）基于Gibbs自由能最小化原理,通过限制部分化学反应的平衡及考虑碳的不完全转化因素,建立Aspen Plus气化模型,模拟所得结果与对比实验数据基本吻合,说明本模型可对固体燃料的气化过程进行合理预测。（2）考察了单因素变化对气化结果的影响,随着空气当量比（ER）、水蒸汽与生物质原料质量比（S/B）的增加,气化温度逐渐升高,而冷煤气效率、有效气体积分数及气体热值呈逐渐下降的趋势,CO含量在ER=0.... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 生物质及生物质能源
    1.2 生物质能源转换利用途径
        1.2.1 物理转换技术
        1.2.2 直接燃烧技术
        1.2.3 化学转换技术
        1.2.4 生物转换技术
    1.3 生物质气化燃烧的研究进展
    1.4 本课题的研究目的、内容及技术路线
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容及技术路线
2 固定床气化Aspen Plus模拟研究
    2.1 引言
    2.2 Aspen Plus气化模型的验证
    2.3 单因素对气化模拟结果的影响
        2.3.1 气化指标
        2.3.2 ER对气化模拟结果的影响
        2.3.3 S/B比对气化模拟结果的影响
        2.3.4 气化剂温度对气化模拟结果的影响
        2.3.5 气化压力对气化模拟结果的影响
        2.3.6 O_2体积份额比对气化模拟结果的影响
    2.4 多因素对气化模拟结果的影响
        2.4.1 正交试验设计
        2.4.2 极差分析
    2.5 本章小结
3 固定床气化燃烧Aspen Plus模拟研究
    3.1 引言
    3.2 Aspen Plus气化燃烧模型构建
    3.3 控制过量空气系数及气化燃烧温度条件下的污染物分布情况
    3.4 燃烧装置内添加脱硫剂条件下的污染物分布情况
    3.5 本章小结
4 生物质固定床气化燃烧装置的设计及实验
    4.1 气化燃烧反应器的结构设计
    4.2 基本参数设计
        4.2.1 理论空气量及风量配比
        4.2.2 烟气量
        4.2.3 颗粒输送速度
        4.2.4 气化段床层截面积及装置尺寸计算
    4.3 固定床气化燃烧热风装置实验
        4.3.1 设定炉膛温度的气化燃烧实验
        4.3.2 炉内脱硫实验
    4.4 本章小结
5.结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Aspen Plus的固定床生物质气化过程的建模、仿真及工艺优化[J]. 张伟,吴永明.  林产化学与工业. 2018(03)
[2]基于Aspen Plus的循环流化床工业气化炉模拟[J]. 刘忠慧,于旷世,张海霞,朱治平.  化工进展. 2018(05)
[3]高温堆肥技术的现状和未来发展[J]. 郑敏.  化工设计通讯. 2018(03)
[4]生物质热解技术研究现状[J]. 叶丹,杨佳耀,马铭欣,李楚人,单晶晶,高晨维,李嘉豪.  能源与节能. 2017(12)
[5]水热催化液化制备生物油研究[J]. 孙进,陈启,揭业斐.  中国石油和化工标准与质量. 2017(18)
[6]基于ASPEN PLUS煤气化数值模拟研究[J]. 吴奇学,孙颖.  煤炭技术. 2017(08)
[7]基于流化床的煤部分气化ASPEN PLUS模拟[J]. 华宇瑞,龚志军,张智羽,于戈文,武文斐.  煤炭技术. 2016(01)
[8]我国生物质能源发展现状与战略思考[J]. 闫金定.  林产化学与工业. 2014(04)
[9]生物质气化燃烧蒸汽锅炉研制及应用[J]. 赵晓文,刘丹丹,邱子臣,苏俊林.  冶金能源. 2014(04)
[10]林业废弃物氧气-水蒸气气化的Aspen Plus模拟[J]. 牛淼淼,黄亚继,金保昇,孙宇,王昕晔.  东南大学学报(自然科学版). 2013(01)

博士论文
[1]煤/半焦富氧预热燃烧特性及NOx排放特性试验研究[D]. 朱书骏.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2019
[2]餐厨垃圾的高负荷厌氧消化稳定工艺及动力学研究[D]. 刘刚.天津大学 2016
[3]生物质气化与燃气轮机燃烧集成发电实验与模拟研究[D]. 兰维娟.天津大学 2013
[4]高温过热水蒸气的制备及生物质高温气化重整制氢特性研究[D]. 高宁博.大连理工大学 2009

硕士论文
[1]含氮生物质气化气燃烧的NOx排放特性研究[D]. 涂汉超.浙江大学 2018
[2]生物质气化试验与Aspen Plus模拟研究[D]. 刘凌沁.东南大学 2016
[3]生物质螺旋式热解及产物特性研究[D]. 刘宝玲.大连理工大学 2016
[4]生物质颗粒燃料半气化低氮燃烧过程试验研究[D]. 乐兵.南京理工大学 2016
[5]生物质颗粒燃料燃烧的试验研究[D]. 罗小金.吉林大学 2008



本文编号：3586478