Ca-Fe作用下生物质炭气化动力学及产气特性研究
发布时间：2020-12-14 08:21
生物质焦炭气化是生物质气化过程中主要环节,但是气化反应速率慢、气化效率低和耗能高一直以来是生物质气化技术的瓶颈,为突破这一技术瓶颈,实现生物质能源高效率、低成本转化。针对于此,本文开展对焦炭催化气化动力学和产气特性研究,以求为气化炉设计改造、工业生产的节能降耗以及提高产品气质量提供理论依据。以玉米秸秆为原料,选用CaO和Fe2O3作为催化剂,与原料均匀混合压缩,制备生物质焦炭颗粒,使催化剂负载至焦炭颗粒内部实现对气化反应进行原位催化。通过搭建动力学试验以及气化试验平台,主要探究了CaO、Fe2O3催化剂以及Ca-Fe协同作用下焦炭水蒸气气化反应动力学和产气特性的问题。得出以下结论:（1）对生物质焦炭颗粒进行气化动力学实验。焦炭在气化过程中先后进行热解和气化反应,热解反应遵循三维扩散模型,反应级数1/3;气化反应遵循收缩圆柱体模型,反应级数为1/2。探究发现热解和气化均存在动力学补偿效应,并通过拟合获得指前因子A与活化能E之间的关系式,通过阿伦尼乌斯公式可以计算某一温度下的反应速率。（2）CaO催化剂...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年全国能源消费结构图
内蒙古科技大学硕士学位论文-4-（4）可再生。与化石能源相比，生物质能源可再生。与其他可再生能源相比，生物质能源是作为一种物质能源，是唯一可再生的碳源。生物质能源作为一种可再生的清洁能源，科学的开发利用有利于改善国家能源安全。自然界中直接的生物质能量密度低，直接利用能源转化效率低，因此，需要将生物质能进行高效率转化后加以利用。目前，生物质能转化利用技术可分为生物转化、直接燃烧、热化学转化和液化植物油技术四大类[8~11]，具体形式如图1.2所示。目前生物质气化技术是生物质能源提值利用的重要途径。图1.2生物质能转化技术图1.3生物质气化技术研究气化技术是一种高效率的生物质能源转换技术，将固体燃料通过热化学转化成为气体燃料，转化效率高达70%~90%。关于气化技术，最早开始于煤气化，1843年，瑞典人GustafEkman发表关于煤气化的论文，并在1881年，制造出第一台运行平稳的下吸式气化炉。经历过两次世界大战中能源供给紧张等问题后，生物质气化技术的研究与应用得到空前发展。我国是一个农业大国，每年产生的农林废弃物约为7亿吨，可用作能源有3.5亿吨，折合标准煤1.8亿吨，资源较为丰富，发展潜力巨大。在上世纪八九十年代，我国因地制宜建成了多座生物质气化炉与内燃机组成的发电站、气化集中供气以及气化联合循环发电等项目。近年来，国际石油价格持续增长，能源与环境问题日趋紧张，生物质气化技术越来越受到世界各国关注[12]，从而使得气化技术空前发展，生物质气化项目不断扩大[13]。生物质气化是以空气、氧气、水蒸气、空气/水蒸气和氧气/水蒸气等组合性气体
技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ca/Fe强化生物炭催化秸秆热解挥发分蒸汽重整产氢[J]. 庞赟佶,孟浩楠,陈义胜,刘心明,吴宇婷. 农业工程学报. 2019(22)
[2]Fe的分散程度对煤焦催化加氢气化的影响[J]. 张峰,孙浩,张建树,严帅,曲旋,张荣,毕继诚. 燃料化学学报. 2019(04)
[3]生物炭负载Ca和Fe催化玉米秸秆热解挥发分重整提高产气率[J]. 庞赟佶,刘心明,陈义胜,许月,沈胜强. 农业工程学报. 2019(03)
[4]两种反应器中生物质炭水蒸气催化气化的动力学[J]. 李光源,吴轩韬,王杰. 化工进展. 2018(08)
[5]能源结构随能源需求增长而持续多样化——2018年世界能源统计年鉴解读[J]. 钱伯章,李敏. 中国石油和化工经济分析. 2018(08)
[6]生物质炭水蒸气气化制取富氢合成气[J]. 贾爽,应浩,徐卫,孙云娟,尹航,宁思云,孙宁. 化工进展. 2018(04)
[7]ZnO对焦炭气化反应的影响及动力学分析[J]. 郭科,张建良,王广伟,李克江,钟建波,王海洋. 中国冶金. 2017(10)
[8]浅析我国雾霾现状及治理对策[J]. 周鑫. 山东工业技术. 2017(19)
[9]松木屑催化气化制取富氢燃气[J]. 孙宁,应浩,徐卫,孙云娟,许玉,贾爽. 化工进展. 2017(06)
[10]2017年中国新能源重点细分行业发展现状、新能源行业发展趋势及投资前景分析[J]. 白文亭. 电气时代. 2017(02)
博士论文
[1]钙基添加剂强化生物质热解气化产氢特性及作用机制研究[D]. 张波.重庆大学 2016
[2]CaO伴随生物质热裂解制油在线脱氧的实验研究[D]. 林郁郁.上海交通大学 2011
[3]生物质高温气流床气化制取合成气的机理试验研究[D]. 赵辉.浙江大学 2007
硕士论文
[1]玉米秸秆炭颗粒催化气化和燃烧动力学研究[D]. 陈宏鹏.内蒙古科技大学 2019
[2]基于Fe2O3及其复合氧载体的生物质多元体系化学链气化特性研究[D]. 吴宇婷.华南理工大学 2019
[3]生物质炭中不同金属元素对生物质气固同步转化的催化作用研究[D]. 陈振奇.华东理工大学 2016
[4]生物质组分热裂解行为实验研究[D]. 张力.浙江大学 2016
[5]生物质快速热解制生物质油的实验研究[D]. 胡兴涛.山东科技大学 2010
本文编号：2916126
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年全国能源消费结构图
内蒙古科技大学硕士学位论文-4-（4）可再生。与化石能源相比，生物质能源可再生。与其他可再生能源相比，生物质能源是作为一种物质能源，是唯一可再生的碳源。生物质能源作为一种可再生的清洁能源，科学的开发利用有利于改善国家能源安全。自然界中直接的生物质能量密度低，直接利用能源转化效率低，因此，需要将生物质能进行高效率转化后加以利用。目前，生物质能转化利用技术可分为生物转化、直接燃烧、热化学转化和液化植物油技术四大类[8~11]，具体形式如图1.2所示。目前生物质气化技术是生物质能源提值利用的重要途径。图1.2生物质能转化技术图1.3生物质气化技术研究气化技术是一种高效率的生物质能源转换技术，将固体燃料通过热化学转化成为气体燃料，转化效率高达70%~90%。关于气化技术，最早开始于煤气化，1843年，瑞典人GustafEkman发表关于煤气化的论文，并在1881年，制造出第一台运行平稳的下吸式气化炉。经历过两次世界大战中能源供给紧张等问题后，生物质气化技术的研究与应用得到空前发展。我国是一个农业大国，每年产生的农林废弃物约为7亿吨，可用作能源有3.5亿吨，折合标准煤1.8亿吨，资源较为丰富，发展潜力巨大。在上世纪八九十年代，我国因地制宜建成了多座生物质气化炉与内燃机组成的发电站、气化集中供气以及气化联合循环发电等项目。近年来，国际石油价格持续增长，能源与环境问题日趋紧张，生物质气化技术越来越受到世界各国关注[12]，从而使得气化技术空前发展，生物质气化项目不断扩大[13]。生物质气化是以空气、氧气、水蒸气、空气/水蒸气和氧气/水蒸气等组合性气体
技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ca/Fe强化生物炭催化秸秆热解挥发分蒸汽重整产氢[J]. 庞赟佶,孟浩楠,陈义胜,刘心明,吴宇婷. 农业工程学报. 2019(22)
[2]Fe的分散程度对煤焦催化加氢气化的影响[J]. 张峰,孙浩,张建树,严帅,曲旋,张荣,毕继诚. 燃料化学学报. 2019(04)
[3]生物炭负载Ca和Fe催化玉米秸秆热解挥发分重整提高产气率[J]. 庞赟佶,刘心明,陈义胜,许月,沈胜强. 农业工程学报. 2019(03)
[4]两种反应器中生物质炭水蒸气催化气化的动力学[J]. 李光源,吴轩韬,王杰. 化工进展. 2018(08)
[5]能源结构随能源需求增长而持续多样化——2018年世界能源统计年鉴解读[J]. 钱伯章,李敏. 中国石油和化工经济分析. 2018(08)
[6]生物质炭水蒸气气化制取富氢合成气[J]. 贾爽,应浩,徐卫,孙云娟,尹航,宁思云,孙宁. 化工进展. 2018(04)
[7]ZnO对焦炭气化反应的影响及动力学分析[J]. 郭科,张建良,王广伟,李克江,钟建波,王海洋. 中国冶金. 2017(10)
[8]浅析我国雾霾现状及治理对策[J]. 周鑫. 山东工业技术. 2017(19)
[9]松木屑催化气化制取富氢燃气[J]. 孙宁,应浩,徐卫,孙云娟,许玉,贾爽. 化工进展. 2017(06)
[10]2017年中国新能源重点细分行业发展现状、新能源行业发展趋势及投资前景分析[J]. 白文亭. 电气时代. 2017(02)
博士论文
[1]钙基添加剂强化生物质热解气化产氢特性及作用机制研究[D]. 张波.重庆大学 2016
[2]CaO伴随生物质热裂解制油在线脱氧的实验研究[D]. 林郁郁.上海交通大学 2011
[3]生物质高温气流床气化制取合成气的机理试验研究[D]. 赵辉.浙江大学 2007
硕士论文
[1]玉米秸秆炭颗粒催化气化和燃烧动力学研究[D]. 陈宏鹏.内蒙古科技大学 2019
[2]基于Fe2O3及其复合氧载体的生物质多元体系化学链气化特性研究[D]. 吴宇婷.华南理工大学 2019
[3]生物质炭中不同金属元素对生物质气固同步转化的催化作用研究[D]. 陈振奇.华东理工大学 2016
[4]生物质组分热裂解行为实验研究[D]. 张力.浙江大学 2016
[5]生物质快速热解制生物质油的实验研究[D]. 胡兴涛.山东科技大学 2010
本文编号：2916126
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