生物質流化床的水蒸汽氣化實驗研究.pdf

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