生物质和煤共气化共燃的实验和机理研究
发布时间：2022-09-29 14:32
化石燃料的过度开采及温室气体排放使得生物质燃料资源的利用受到极大关注。本文采用热重质谱联用仪研究了四种生物质热解的气体产物特征,采用小型固定床进行了稻壳、稻秸热解实验,分析半焦的微观形貌、元素组成和物相组成；进行了生物质和煤流化床共气化的实验,研究不同掺混比例、空气当量比、水蒸气／燃料质量比对共气化过程的影响规律,分析生物质和煤共气化机理,探索共气化过程的协同效应,并建立了一维稳态鼓泡流化床生物质气化模型；进行了300MW煤粉炉的稻壳和煤共燃的工业实验研究,分析煤粉炉中燃烧的稻壳飞灰特性,并研究生物质和煤共燃对锅炉飞灰利用的影响。本文所取得的主要研究结论总结如下。 （1）采用热重质谱联用仪进行生物质热解实验结果表明,四种生物质依据最大失重温度排序为：稻壳＞松木屑＞棉秆＞稻秸；CH4的析出曲线在100℃左右由于植物腐烂会形成小峰值,在最大失重温度处达到最大值,在400～560℃区间内维持较高的释放量；H2O的析出曲线由于自由基水分蒸发在110℃形成小峰值,一次挥发份的形成使得H2O、CO、CO2在最大失重温度处达到最大释放量,CO、CO2在高温段（＞500℃）维持一定释放量。 ...
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
主要符号表
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 生物质能利用形势
1.3 生物质的分类与属性
1.4 生物质的植物组分特性
1.5 生物质的热转化技术
1.6 研究综述
1.6.1 生物质热解气体和固体产物特性的研究
1.6.2 鼓泡流化床生物质冷态流化实验的研究
1.6.3 影响生物质气化过程的因素的研究
1.6.4 生物质和煤共气化的研究
1.6.5 生物质气化流化床反应器模型的研究
1.6.6 生物质和煤共燃的发展现状
1.6.7 研究机构
1.7 论文研究内容与目的
第二章 四种生物质热解产物特征的实验研究
2.1 前言
2.2 实验描述
2.3 生物质热解及其气体产物特性的实验分析
2.3.1 热重曲线特征分析
2.3.2 热重质谱联用分析
2.4 生物质热解固体产物特性的实验研究
2.4.1 半焦的SEM分析
2.4.2 半焦的EDX分析
2.4.3 半焦的XRD图谱
2.5 本章小结
第三章 鼓泡流化床冷态流化实验和热态实验系统
3.1 引言
3.2 鼓泡流化床冷态流化实验系统
3.3 鼓泡流化床冷态流化实验结果与分析
3.3.1 生物质颗粒的流化特性
3.3.2 惰性粒子的流化特性
3.3.3 双组份物料的流化特性
3.3.4 分析与讨论
3.4 生物质和煤鼓泡流化床共气化热态实验系统和实验原料
3.4.1 实验系统
3.4.2 实验原料
3.5 生物质和煤鼓泡流化床共气化热态实验设计
3.5.1 共气化过程的定性分析
3.5.2 实验内容
3.5.3 实验方法
3.5.4 实验步骤
3.5.5 实验工况汇总
3.5.6 部分参数的计算方法
3.6 本章小结
第四章 生物质和煤鼓泡流化床共气化实验结果及分析
4.1 引言
4.2 生物质和煤的掺混比例对共气化特性的影响
4.2.1 反应温度的变化规律
4.2.2 生物质掺混比例对燃气组分的影响
4.2.3 生物质掺混比例对燃气热值的影响
4.2.4 生物质掺混比例对气化效率的影响
4.2.5 生物质掺混比例对碳转化率的影响
4.2.6 共气化过程中的协同作用
4.2.7 机理分析
4.3 空气当量比对生物质和烟煤共气化过程的影响
4.4 水蒸汽/燃料质量比对生物质和烟煤共气化影响
4.5 本章小结
第五章 一维稳态鼓泡流化床生物质气化模型
5.1 引言
5.2 反应器的流体动力学模型
5.3 生物质气化及其化学反应动力学
5.3.1 假设
5.3.2 生物质热解
5.3.3 焦油裂解
5.3.4 焦油燃烧
5.3.5 均相和非均相反应
5.4 算法的基本描述
5.4.1 质量平衡和热量平衡
5.4.2 模型计算流程
5.5 计算结果与分析
5.5.1 输入数据和计算工况
5.5.2 空气当量比对生物质气化过程的影响
5.5.3 水蒸汽对生物质气化过程的影响
5.5.4 模型的适用范围分析
5.6 本章小结
第六章 稻壳和煤共燃的工业实验研究
6.1 引言
6.2 共燃系统概况
6.3 稻壳的输送浓度与输送温度
6.4 掺烧稻壳对锅炉主要参数影响的计算分析
6.4.1 计算目的和计算内容
6.4.2 混合燃料属性计算方法
6.4.3 计算结果
6.5 300MW煤粉炉中掺烧稻壳的锅炉飞灰特性的实验研究
6.5.1 实验样品和分析仪器
6.5.2 灰样的XRD图谱
6.5.3 利用SEM分析的表面形貌
6.5.4 利用EDX分析的灰样的组分
6.5.5 稻壳灰的孔隙结构
6.5.6 分析与讨论
6.6 稻壳和煤共燃的飞灰用于混凝土的试验研究
6.7 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
附录A 不同热解终温的生物质半焦微观形貌
个人简历、攻读博士学位期间发表的学术论文
攻读博士学位期间参加的科研工作
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质在超临界水流化床反应系统中气化制氢实验研究[J]. 吕友军,金辉,郭烈锦,曹长青,郭鑫,张西民. 太阳能学报. 2009(10)
[2]铜钼基硫氧化物催化剂及其光催化产氢性能[J]. 梁慧荣,郭烈锦. 太阳能学报. 2009(10)
[3]木屑旋风空气分级气化试验研究[J]. 赵义军,孙绍增,田洪明,凌峰,肖难. 太阳能学报. 2009(08)
[4]生物质热解参数对焦碳生成特性及产氢率的影响[J]. 李明,王伟. 太阳能学报. 2009(08)
[5]生物质流化床气化焦油析出特性的研究[J]. 陈汉平,杨海平,李斌,杨国来,王贤华,张世红. 燃料化学学报. 2009(04)
[6]富钒石煤与生物质在CFBC试验台上的混烧实验[J]. 范晓旭,那永洁,吕清刚,王洲明. 热能动力工程. 2009(04)
[7]TP347H在生物质锅炉过热器气相条件下的腐蚀特性（Ⅰ）[J]. 印佳敏,吴占松. 热力发电. 2009(07)
[8]循环流化床秸秆燃烧中的碱金属迁徙转化研究[J]. 秦建光,余春江,李双江,马孝琴,王勤辉,方梦祥,骆仲泱. 太阳能学报. 2009(05)
[9]生物质气合成二甲醚实验研究[J]. 许庆利,颜涌捷,张素平,李庭琛,任铮伟. 太阳能学报. 2009(05)
[10]无机矿物质盐对生物质热解特性的影响[J]. 王贤华,陈汉平,王静,辛芬,杨海平. 燃料化学学报. 2008(06)
博士论文
[1]生物质与煤共热解试验研究[D]. 陈吟颖.华北电力大学（河北） 2007
本文编号：3682766
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【学位级别】：博士
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中文摘要
英文摘要
主要符号表
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 生物质能利用形势
1.3 生物质的分类与属性
1.4 生物质的植物组分特性
1.5 生物质的热转化技术
1.6 研究综述
1.6.1 生物质热解气体和固体产物特性的研究
1.6.2 鼓泡流化床生物质冷态流化实验的研究
1.6.3 影响生物质气化过程的因素的研究
1.6.4 生物质和煤共气化的研究
1.6.5 生物质气化流化床反应器模型的研究
1.6.6 生物质和煤共燃的发展现状
1.6.7 研究机构
1.7 论文研究内容与目的
第二章 四种生物质热解产物特征的实验研究
2.1 前言
2.2 实验描述
2.3 生物质热解及其气体产物特性的实验分析
2.3.1 热重曲线特征分析
2.3.2 热重质谱联用分析
2.4 生物质热解固体产物特性的实验研究
2.4.1 半焦的SEM分析
2.4.2 半焦的EDX分析
2.4.3 半焦的XRD图谱
2.5 本章小结
第三章 鼓泡流化床冷态流化实验和热态实验系统
3.1 引言
3.2 鼓泡流化床冷态流化实验系统
3.3 鼓泡流化床冷态流化实验结果与分析
3.3.1 生物质颗粒的流化特性
3.3.2 惰性粒子的流化特性
3.3.3 双组份物料的流化特性
3.3.4 分析与讨论
3.4 生物质和煤鼓泡流化床共气化热态实验系统和实验原料
3.4.1 实验系统
3.4.2 实验原料
3.5 生物质和煤鼓泡流化床共气化热态实验设计
3.5.1 共气化过程的定性分析
3.5.2 实验内容
3.5.3 实验方法
3.5.4 实验步骤
3.5.5 实验工况汇总
3.5.6 部分参数的计算方法
3.6 本章小结
第四章 生物质和煤鼓泡流化床共气化实验结果及分析
4.1 引言
4.2 生物质和煤的掺混比例对共气化特性的影响
4.2.1 反应温度的变化规律
4.2.2 生物质掺混比例对燃气组分的影响
4.2.3 生物质掺混比例对燃气热值的影响
4.2.4 生物质掺混比例对气化效率的影响
4.2.5 生物质掺混比例对碳转化率的影响
4.2.6 共气化过程中的协同作用
4.2.7 机理分析
4.3 空气当量比对生物质和烟煤共气化过程的影响
4.4 水蒸汽/燃料质量比对生物质和烟煤共气化影响
4.5 本章小结
第五章 一维稳态鼓泡流化床生物质气化模型
5.1 引言
5.2 反应器的流体动力学模型
5.3 生物质气化及其化学反应动力学
5.3.1 假设
5.3.2 生物质热解
5.3.3 焦油裂解
5.3.4 焦油燃烧
5.3.5 均相和非均相反应
5.4 算法的基本描述
5.4.1 质量平衡和热量平衡
5.4.2 模型计算流程
5.5 计算结果与分析
5.5.1 输入数据和计算工况
5.5.2 空气当量比对生物质气化过程的影响
5.5.3 水蒸汽对生物质气化过程的影响
5.5.4 模型的适用范围分析
5.6 本章小结
第六章 稻壳和煤共燃的工业实验研究
6.1 引言
6.2 共燃系统概况
6.3 稻壳的输送浓度与输送温度
6.4 掺烧稻壳对锅炉主要参数影响的计算分析
6.4.1 计算目的和计算内容
6.4.2 混合燃料属性计算方法
6.4.3 计算结果
6.5 300MW煤粉炉中掺烧稻壳的锅炉飞灰特性的实验研究
6.5.1 实验样品和分析仪器
6.5.2 灰样的XRD图谱
6.5.3 利用SEM分析的表面形貌
6.5.4 利用EDX分析的灰样的组分
6.5.5 稻壳灰的孔隙结构
6.5.6 分析与讨论
6.6 稻壳和煤共燃的飞灰用于混凝土的试验研究
6.7 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
附录A 不同热解终温的生物质半焦微观形貌
个人简历、攻读博士学位期间发表的学术论文
攻读博士学位期间参加的科研工作
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质在超临界水流化床反应系统中气化制氢实验研究[J]. 吕友军,金辉,郭烈锦,曹长青,郭鑫,张西民. 太阳能学报. 2009(10)
[2]铜钼基硫氧化物催化剂及其光催化产氢性能[J]. 梁慧荣,郭烈锦. 太阳能学报. 2009(10)
[3]木屑旋风空气分级气化试验研究[J]. 赵义军,孙绍增,田洪明,凌峰,肖难. 太阳能学报. 2009(08)
[4]生物质热解参数对焦碳生成特性及产氢率的影响[J]. 李明,王伟. 太阳能学报. 2009(08)
[5]生物质流化床气化焦油析出特性的研究[J]. 陈汉平,杨海平,李斌,杨国来,王贤华,张世红. 燃料化学学报. 2009(04)
[6]富钒石煤与生物质在CFBC试验台上的混烧实验[J]. 范晓旭,那永洁,吕清刚,王洲明. 热能动力工程. 2009(04)
[7]TP347H在生物质锅炉过热器气相条件下的腐蚀特性（Ⅰ）[J]. 印佳敏,吴占松. 热力发电. 2009(07)
[8]循环流化床秸秆燃烧中的碱金属迁徙转化研究[J]. 秦建光,余春江,李双江,马孝琴,王勤辉,方梦祥,骆仲泱. 太阳能学报. 2009(05)
[9]生物质气合成二甲醚实验研究[J]. 许庆利,颜涌捷,张素平,李庭琛,任铮伟. 太阳能学报. 2009(05)
[10]无机矿物质盐对生物质热解特性的影响[J]. 王贤华,陈汉平,王静,辛芬,杨海平. 燃料化学学报. 2008(06)
博士论文
[1]生物质与煤共热解试验研究[D]. 陈吟颖.华北电力大学（河北） 2007
本文编号：3682766
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3682766.html
