生物質(zhì)多級高溫氣化定向制備合成氣的特性研究.pdf

1、生物質(zhì)能是唯一可以轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生能源，而生物質(zhì)間接液化技術(shù)是未來最具有發(fā)展?jié)摿夹g(shù)之一，其中氣化技術(shù)是間接液化的基礎(chǔ)和關(guān)鍵之一。生物質(zhì)氣化特別是分級氣化在定向制備合成氣的氣化特性、分級氣化機(jī)理及其能量效率研究等還認(rèn)識不足，尚待深入研究。本文依托國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展973計劃項目(2007CB210200)“生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位燃料的基礎(chǔ)問題研究”，對生物質(zhì)多級高溫氣化技術(shù)這一基礎(chǔ)課題進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)和理論研究，對于發(fā)展分級氣化內(nèi)在

2、規(guī)律和間接液化具有重要意義。
　　本文首先進(jìn)行了生物質(zhì)混合氣化特性的研究，其次提出了針對混合氣化的分級氣化以更好的定向制備高品質(zhì)合成氣的技術(shù)路線。利用MATLAB軟件編程進(jìn)行了多級高溫氣化的模擬計算研究，提出了分級氣化影響因素并指導(dǎo)分級氣化試驗(yàn)的進(jìn)行，隨后通過分級氣化試驗(yàn)系統(tǒng)驗(yàn)證并研究了分級氣化特性。最后通過Aspen Plus進(jìn)行了整個系統(tǒng)(炯)損失計算，尋找分級氣化系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，以指導(dǎo)優(yōu)化生物質(zhì)分級氣化系統(tǒng)的改進(jìn)。
　

3、　在小型生物質(zhì)氣流床氣化試驗(yàn)系統(tǒng)上，為了得到高品質(zhì)合成氣，開展了三種生物質(zhì)物料的氧氣-水蒸氣混合氣化的氣化特性試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明:三種生物質(zhì)中，木屑的H2/CO比例最高達(dá)到了1.21，提升的最高達(dá)到了23.5％。
　　建立生物質(zhì)多級高溫氣化模型，有助于了解分級氣化機(jī)理，指導(dǎo)預(yù)測分級系統(tǒng)試驗(yàn)。本文通過matlab編程，實(shí)現(xiàn)了求解氣化動力學(xué)模型控制方程，并進(jìn)行氣化特性研究。結(jié)果表明，在一次氣化時間為0.6s時，H2/CO比例最大，

4、達(dá)到了1.2。隨著O/B的增加H2/CO出現(xiàn)現(xiàn)增加后降低的趨勢，在0.2附近出現(xiàn)了最高值1.19。適當(dāng)?shù)腛/B是高效定向氣化的重要因素。
　　對多級高溫氣化進(jìn)行試驗(yàn)研究，不僅驗(yàn)證了分級氣化系統(tǒng)模型的計算結(jié)果，同時，更好的了解了分級氣化特性。結(jié)果顯示，氣化溫度和熱解溫度的升高都有助于提升合成氣品質(zhì)。H2產(chǎn)率在1100℃是達(dá)到最大52.8g/kg生物質(zhì)，同時H2/CO也達(dá)到最大值1.42。一次氣化時間是0.6s時氣化效率和碳轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)

5、最大值，分別為75％和96.3％。在距離爐頂1.12m通入水蒸氣時，分級氣化效果最好，H2含量都達(dá)到了最大值57.2％，H2/CO取得最大值2.64。
　　在以上研究基礎(chǔ)上，通過流程模擬軟件Aspen Plus，建立生物質(zhì)分級氣化系統(tǒng)模型，開展(炯)平衡和炯分析研究。炯分析結(jié)果表明，該分級氣化系統(tǒng)能量利用率卻僅為41.5％，在系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中，熱解單元的(炯)損失最高，占到了整個系統(tǒng)(炯)損失的80.78％。(炯)效率隨溫度升高而提升