【摘要】：能源危機和環(huán)境污染已經(jīng)日益嚴峻。生物質(zhì)以其來源廣泛、資源豐富和二氧化碳近零排放的優(yōu)勢，吸引了研究者廣泛的關(guān)注。生物質(zhì)氣化被認為是目前對生物質(zhì)能最有效的利用技術(shù)之一。提升氣化效率和產(chǎn)氣質(zhì)量是目前生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究重點。本文對生物質(zhì)氣化特性的研究，主要通過實驗和模擬兩種方式展開，分別考察生物質(zhì)的氣化機理和操作參數(shù)對氣化特性的影響。 首先，以我國三種典型的生物質(zhì)—谷殼、稻草和木屑為樣品，在小型生物質(zhì)氣化系統(tǒng)試驗臺架上研究了生物質(zhì)熱解和水蒸氣氣化的氣體產(chǎn)物釋放特性。研究結(jié)果表明，生物質(zhì)熱解反應(yīng)中，CO、CH4和CO2幾乎是同時釋放的，與H2和CH4相比，CO的產(chǎn)量是最大的；氣化過程中水蒸氣的加入提升了生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，尤其通過促進水煤氣反應(yīng)提升了H2的產(chǎn)量；比較三種生物質(zhì)的氣化反應(yīng)特性時發(fā)現(xiàn)，與稻草和谷殼相比，木屑的反應(yīng)最為劇烈，并且H2和CH4的釋放量也最高。 基于Aspen Plus軟件，建立了生物質(zhì)水蒸氣氣化的動力學模型，并通過與實驗數(shù)據(jù)對比，對模型進行了驗證。利用建立的模型，研究了工況參數(shù)的變化對生物質(zhì)水蒸氣氣化反應(yīng)特性的影響。分析發(fā)現(xiàn)，更高的反應(yīng)溫度能明顯促進生物質(zhì)的氣化；在初始階段引入水蒸氣能促進生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)氣中各組分的產(chǎn)生，最終會通過催進水煤氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)而抑制CO的產(chǎn)生并降低產(chǎn)氣的低位熱值；氧氣對生物質(zhì)氣化的影響分為兩個方面，，在氧氣濃度較低的階段，氧氣的通入促進氣化過程中放熱的氧化反應(yīng)的進行，從而促進了氣化過程的進行，而當氧氣的加入量過量時，會消耗掉產(chǎn)氣中的部分有效組分；CO2的加入能提升CO的產(chǎn)量，但對產(chǎn)氣的低位熱值不利；相比谷殼，工況變化對木屑氣化的影響更為劇烈，其產(chǎn)氣組分分布和低位熱值的變化均在更短時間內(nèi)完成。
【圖文】：

1 緒論究背景口膨脹，環(huán)境污染和能源危機正日益制約著國家的長久持續(xù)發(fā)展。目的需求還將保持快速增長，各類能源燃料的使用量不會降低。當前，要由化石能源提供，每年一次能源的使用量約為 5.0×1020J/year，其中能 6%，其余 13%來自可再生能源，其中生物質(zhì)能和水力發(fā)電各占 10%際能源機構(gòu)的統(tǒng)計，若按目前消耗速度，世界已探明的能源儲量中，煤炭可供開采年限分別只有 50 年、40 年和 240 年。英國石油公司在的分析報告《BP 2030 能源展望》指出，在過去 20 年里，全球一次能%。在未來 20 年內(nèi)，這一數(shù)字增長速度略有下降，預(yù)計將在 39%左長率仍達到 1.7%，預(yù)計天然氣會成為增長最快的化石能源[2]，1980 一次能源需求如圖 1-1 所示。

圖 1-2 全球溫度與 CO2排放的關(guān)系和人類生活環(huán)境，包括生物質(zhì)在內(nèi)的可再生能源制定了相關(guān)的研究計劃或者戰(zhàn)略政策以保障和促排。在 2005 年，我國也制定和頒發(fā)了《中華人物質(zhì)能的使用歷史最為悠久。在使用量上，生物質(zhì)第四。生物質(zhì)的主要元素是 C 和 H，與石油、煤炭較為簡單。生物質(zhì)的主要來源有：農(nóng)林業(yè)廢棄物能源植物等。能通過光合作用轉(zhuǎn)化為化學能貯存在植物中的一：CO2+H2O+Light→有機物+O2。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TK6

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本文編號：2693774