外循環(huán)逆流移動床生物質氣化制氫工藝研究.pdf

1、本論文提出了一種新的外循環(huán)逆流移動床(ExternalCirculatingCountercurrentMoving-Bed)生物質催化氣化制氫工藝ECCMBⅢ，并結合實驗室已有的實驗裝置，設計建造了一套新的外循環(huán)逆流移動床生物質催化氣化制氫實驗裝置，希望實現(xiàn)優(yōu)化反應器操作條件、系統(tǒng)溫度分布合理、降低能耗、提高系統(tǒng)對原料的適應性、提高產氣中H2含量和降低焦油含量等目標。ECCMBⅢ工藝系統(tǒng)由相對獨立的氣固逆流移動床氣化器、熱解器和快速流

2、化床燃燒器構成。催化劑同時作為固體熱載體在三個反應器之間循環(huán)，將燃燒半焦和積炭釋放的熱量提供給熱解、氣化反應。在灼熱固體熱載體加熱的條件下，熱解器內生物質快速熱解，氣化器內焦油水蒸氣催化轉化順序發(fā)生，而燃燒器中熱解半焦、催化劑積炭的燃燒，解決了催化劑再生及供熱的問題。此氣化工藝綜合了生物質快速熱解、焦油催化轉化、熱載體加熱和催化劑再生無切換連續(xù)進行等特點。由于氣化所需熱量是通過燃燒催化劑積炭和半焦實現(xiàn)的，這使得生物質中的氫最大限度地轉化

3、為目的產物氫氣成為可能。 圍繞工藝系統(tǒng)的構建，本論文主要工作有： 以生物質原料豆秸為例，對ECCMBⅢ工藝系統(tǒng)進行物料衡算和熱量衡算，衡算初步得到產氣組成、產量和熱量利用信息，發(fā)現(xiàn)通過控制生物質的炭轉化率可以實現(xiàn)工藝系統(tǒng)的熱量平衡，工藝系統(tǒng)對生物質原料有較好的適應性，并在此衡算及原有實驗裝置基礎上，設計建造了一套連續(xù)的外循環(huán)逆流移動床生物質催化氣化實驗裝置； 對實驗裝置進行冷態(tài)實驗，主要是考察實驗裝囂結構的合理性

4、和運行性能。實驗測定了不同生物質的進料速度和熱載體循環(huán)量，燃燒器提升管的壓降，熱載體在提升管中的停留時間和熱載體的磨損情況，研究發(fā)現(xiàn)：在其他條件不變的情況下，提升管壓降與空氣量成正比，與載體循環(huán)量成反比；熱載體的磨損率隨其循環(huán)量的增大而增大，當循環(huán)時間增長(>120min)時，熱載體的磨損率趨向于穩(wěn)定； 對實驗裝置進行熱態(tài)實驗，主要測定實驗裝置的性能參數(shù)，為裝置的實驗操作和放大設計提供參考依據。實驗考察了工藝系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定性，壓