生物質流化床的水蒸汽氣化實驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著世界工業(yè)化進程的快速發(fā)展,人類對優(yōu)質能源的需求也越來越強烈。目前,在能源危機和環(huán)境污染日益嚴重的情況下,世界各國都在積極尋求能夠提高能源效率的新的綠色可再生能源。作為最廣泛的可再生資源,生物質因其對化石燃料的低依賴性和溫室氣體的低排放性,已經成為各國研究的熱點。生物質氣化技術是有效利用生物質的途徑之一,而采用水蒸汽作為氣化劑可以大幅度的提高產氣中H2的含量,得到高熱值燃氣。本課題以生物質鋸末為原料,在流化床反應器中對生物質流化床水蒸

2、汽氣化特性進行了探索研究,主要研究內容和結論如下:
 ?。?)對實驗室現(xiàn)有的流化床進行改進,采用自主改進的螺旋進料器,通過調節(jié)電機轉速從而帶動絞龍的旋轉速率而達到控制進料量,隨著電機轉速的增加,進料量呈線性增加;采用全自動電熱蒸氣發(fā)生器供給水蒸汽,通過調節(jié)水蒸汽壓力控制不同水蒸汽流量。
  (2)在自制的流化床裝置上進行水蒸汽氣化實驗,分別研究了反應溫度、水蒸汽流量和顆粒粒徑對氣體產率、氣體組分和合成氣組分的影響。結果表明:

3、隨著溫度的升高,氣體產率由0.76L/g增加至1.19L/g,H2含量增加,H2/CO由1.05增至1.87,另外殘?zhí)款w粒的表面逐漸熔化,揮發(fā)分析出,造成表面較大的孔洞;水蒸汽流量對生物質水蒸汽氣化反應也有重要的影響,蒸氣流量由10g/min升高至25g/min,氣體產率由0.76L/g到1.72L/g,合成氣含量及H2/CO比值增加;顆粒粒徑相比溫度及水蒸汽流量對氣化結果影響不大。利用Fluent軟件對生物質流化床水蒸汽氣化進行了模擬

4、,結果發(fā)現(xiàn)與實驗的變化趨勢相似。
 ?。?)采用TG-DTA分析添加鈣基催化劑CaO/Ca12Al14O33情況下與沒有添加催化劑情況下生物質的失重特性,結果表明鈣基催化劑的加入有助于促進揮發(fā)分的析出,能夠促進生物質熱解過程中焦油的裂解??疾炝颂砑逾}基催化劑對氣化結果的影響,結果表明:催化劑量的增加,使得氣體產率、合成氣含量增加,但是當Ca/C大于1時,氣體產率開始減??;在添加鈣基催化劑條件下,溫度的升高、水蒸汽流量的增加,氣體產

5、率及合成氣品質都得到提高,氣化效果較未添加催化劑效果好;最后比較鈣基催化劑與其他幾種催化劑性能區(qū)別,相同條件下,鈣基催化劑CaO/Ca12Al14O33的催化效果明顯優(yōu)于CaO和焦炭。
  (4)采用熱重法分析了生物質水蒸汽氣氛下的熱失重行為,發(fā)現(xiàn)生物質的熱失重過程主要分為揮發(fā)分析出階段和半焦氣化階段;采用Coats-Redfern積分法對兩階段進行動力學參數(shù)求解,結果表明揮發(fā)分析出階段由一級動力學反應模型描述,對應的活化能為88

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