生物质气化与燃气轮机燃烧集成发电实验与模拟研究

发布时间：2022-10-30 19:25

　　由于化石能源的减少和环境问题的严重，生物质能作为清洁的、可再生资源，在全球资源战略中日益受到重视。生物质气化是主要的生物质利用技术之一，目标是得到高品质燃气，这些高品质燃气可用于后续的供气供暖、发电乃至合成气。生物质气化与燃气轮机燃烧联合发电技术作为一个系统来考虑，可提高生物质发电系统能效及环境性能。基于此背景，本文在高等学校博士学科点科研基金“生物质气化与燃气轮机燃烧集成发电的机理性研究”（No:20090032110036）的资助下，开展了相关研究。 本文综述了国内外生物质气化发电的现状，对气化发电技术、直接燃烧发电技术、混合燃烧发电技术进行了评述，详细讲述了生物质气化发电系统的流程及原理。 在流化床实验台上，开展了生物质气化实验研究与分析，重点研究操作条件（气化温度、当量比）和催化剂对生物质气化的影响。研究表明：当气化温度升高，产品气中可燃气体体积分数增加，CO2含量有所下降，燃气热值增加；随着当量比的增加，H2、CO和CH4主要可燃气体含量下降，CO2气体含量增加；同一温度加入催化剂后下，随着CaO配比从0到20%不断增加，气体产物各成分含量变化较大。H2的含量... 

【文章页数】：109 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 生物质能热化学转换技术
        1.2.1 生物质气化技术
        1.2.2 生物质热裂解技术
        1.2.3 生物质燃烧技术
        1.2.4 生物质发电技术
    1.3 本文主要研究内容和方法
第二章 生物质气化发电文献综述
    2.1 引言
    2.2 生物质气化发电技术原理
        2.2.1 生物质气化发电工艺过程
        2.2.2 生物质气化发电特点
        2.2.3 生物质气化发电分类
        2.2.4 生物质气化发电技术国外研究进展
        2.2.5 生物质气化发电技术国内研究进展
    2.3 生物质燃气净化技术
        2.3.1 高温燃气去除杂质
        2.3.2 燃气脱除碱金属
        2.3.3 燃气除焦油技术
    2.4 生物质燃气燃烧发电技术
        2.4.1 生物质燃烧发电工艺过程
        2.4.2 生物质混合燃烧燃气发电技术
        2.4.3 生物质直接燃烧燃气发电技术
    2.5 生物质气化发电的过程模拟
    2.6 本章小结
第三章 生物质气化实验研究
    3.1 引言
    3.2 实验原料
    3.3 实验装置
        3.3.1 螺旋进料系统
        3.3.2 反应器系统
        3.3.3 净化系统
        3.3.4 辅助系统
    3.4 实验步骤与分析方法
        3.4.1 实验步骤
        3.4.2 分析方法
    3.5 气化指标与参数
    3.6 结果与讨论
        3.6.1 温度的影响
        3.6.2 当量比的影响
        3.6.3 催化剂的影响
    3.7 本章小结
第四章 生物质焦油热解动力学研究
    4.1 引言
        4.1.1 焦油定义及影响
        4.1.2 焦油形成机制
        4.1.3 生物质焦油研究的意义与挑战
    4.2 生物质焦油性质及特点
        4.2.1 焦油的工业分析和元素分析
        4.2.2 焦油化学成分分析
    4.3 焦油的热重实验
        4.3.1 实验装置
        4.3.2 实验原料
        4.3.3 实验方法
        4.3.4 实验结果与分析
    4.4 焦油热解动力学
        4.4.1 动力学基本理论
        4.4.2 Arrhenius 方程
        4.4.3 简单碰撞理论
        4.4.4 过渡态理论
    4.5 动力学模型
        4.5.1 相关参数
        4.5.2 动力学研究方法
        4.5.3 动力学计算
    4.6 本章小结
第五章 生物质气化与燃气轮机燃烧集成发电系统模型
    5.1 ASPEN PLUS 软件介绍
    5.2 流程软件在生物质气化发电领域的应用
    5.3 生物质气化-净化系统模型
        5.3.1 生物质气化系统模型假设
        5.3.2 生物质气化系统模块和组分定义
        5.3.3 流程描述
        5.3.4 物性模型及物性方法
    5.4 燃气轮机燃烧系统模型
        5.4.1 燃气轮机燃烧系统模块
        5.4.2 流程描述
        5.4.3 物性模型及物性方法
    5.5 生物质气化发电整体建模
    5.6 本章小结
第六章 生物质气化发电系统整体模拟与分析
    6.1 生物质气化-净化系统模拟分析
        6.1.1 描述生物质气化系统的主要参数
        6.1.2 生物质气化-净化系统模拟结果分析
        6.1.3 模型灵敏度分析
    6.2 燃气轮机燃烧系统模拟分析
        6.2.1 燃气轮机燃烧系统的相关参数计算与选取
        6.2.2 M701 型燃气轮机燃烧性能计算
    6.3 生物质气化燃气轮机燃烧集成发电系统模拟结果及分析
        6.3.1 模拟计算
        6.3.2 模拟结果分析
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 主要研究结论
    7.2 本文工作创新点
    7.3 今后的工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]对芬兰和英国生物质-煤混燃发电情况的考察[J]. 李定凯.  电力技术. 2010(02)
[2]南方农林废弃物的固定床气化特性研究[J]. 方原欢,陈砺,王红林.  太阳能学报. 2009(08)
[3]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)
[4]生物质流化床燃烧/气化的烧结特性与机理综述[J]. 姚冬林,金保升,肖刚.  锅炉技术. 2009(04)
[5]竖直下降管换热实验台改进设计与实验[J]. 袁廷璧,易维明,李志合,殷哲,刘焕卫,田中君.  农业机械学报. 2009(07)
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[7]垂直下降管内陶瓷球流动与传热的试验[J]. 李志合,易维明,刘焕卫,杨延强.  农业工程学报. 2009(02)
[8]下吸式固定床气化炉的加料装置[J]. 赵力,景元琢,刘国喜.  可再生能源. 2009(01)
[9]原生生物质在超临界水流化床系统中气化制氢[J]. 吕友军,金辉,郭烈锦,张西民,曹长青.  西安交通大学学报. 2009(02)
[10]我国生物质能源发展现状与思考[J]. 吴创之,周肇秋,阴秀丽,易维明.  农业机械学报. 2009(01)

博士论文
[1]生物质粗甘油混合高效制氢实验研究[D]. 赵丽霞.天津大学 2011
[2]生物质热解及焦油热裂解的实验研究和数值模拟[D]. 齐国利.哈尔滨工业大学 2010
[3]生物质发电气化过程建模及优化研究[D]. 李大中.华北电力大学（河北） 2009
[4]生物质催化热解和气化的应用基础研究[D]. 李建芬.华中科技大学 2007

硕士论文
[1]气化过程燃气焦油检测分析及脱除[D]. 贾佳妮.天津大学 2007
[2]生物质流化床气化实验研究与模拟[D]. 赵向富.华中科技大学 2006
[3]生物质气化中焦油的催化转化[D]. 王炎昌.郑州大学 2005
[4]IGCC联合循环系统建模与设计优化研究[D]. 迟全虎.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2004
[5]IGCC气化系统仿真[D]. 寇惠武.华北电力大学（北京） 2004
[6]生物质焦油催化裂解实验及中热值气化技术应用研究[D]. 刘亚军.浙江大学 2004



本文编号：3699339