【摘要】： 生物質(zhì)以其產(chǎn)量大、CO_2零排放等優(yōu)點(diǎn)成為替代化石燃料的重要可再生能源。氣化技術(shù)是通過高溫下部分氧化將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)獾倪^程。本文在流化床反應(yīng)器上進(jìn)行了常壓空氣氣化實(shí)驗(yàn),并從機(jī)理分析、實(shí)驗(yàn)研究和模型創(chuàng)建三個方面對氣化過程進(jìn)行了系列化分析。 首先,在熱重分析儀上對三種生物質(zhì)(木屑、花生殼和稻草稈)進(jìn)行了N_2氣氛下熱解實(shí)驗(yàn)和半焦CO_2氣化實(shí)驗(yàn)研究。并確定動力學(xué)機(jī)理和動力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明:三種生物質(zhì)熱解過程均為一步反應(yīng),而且反應(yīng)級數(shù)為1;半焦CO_2氣化符合未反應(yīng)收縮核模型,木屑半焦氣化反應(yīng)性優(yōu)于稻草稈。 然后在流化床臺架上進(jìn)行了常壓空氣氣化實(shí)驗(yàn),并分析了四個因素(ER、床溫、添加水蒸氣、添加催化劑)對產(chǎn)氣組分、熱值、產(chǎn)氣率等參數(shù)的影響。850℃,ER=0.1-0.3時,產(chǎn)氣率為1.1-1.6m~3/kg,產(chǎn)氣熱值為4.5-9.5MJ/m~3,并且控制ER在0.2-0.28最好。ER增加,熱值、氣化效率下降;床溫增加,CO含量明顯增加,碳轉(zhuǎn)換率和氣化效率增加;添加水蒸氣后,H_2含量增加一半以上;加入白云石催化裂解后可燃?xì)夂吭黾印?接著利用ASPEN PLUS建立了生物質(zhì)氣化模型。模型基于Gibbs自由能最小化法,并且通過“限制平衡法”來修正模型。結(jié)合流化床特點(diǎn),模型主要有熱解(RYield模塊)和氣化(RGibbs模塊)兩個部分組成。比較發(fā)現(xiàn)模擬值與實(shí)驗(yàn)值吻合較好。最后,通過對流化床氣化供氣示范系統(tǒng)、生物質(zhì)氣化發(fā)電廠模擬,驗(yàn)證了氣化模型具有較好的適用性。
【圖文】：

MCGS溫度監(jiān)測界面

正常進(jìn)料時通過溫度監(jiān)測調(diào)節(jié)電爐溫度使之保持在規(guī)定的溫度。床溫設(shè)定為 750℃時，實(shí)時溫度曲線如圖3-4 所示，從圖中發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)定運(yùn)行的 1 個小時內(nèi)，三個主要測點(diǎn)的溫度都保持在 750℃左右，從而可以保證實(shí)驗(yàn)在特定的溫度條件下進(jìn)行。本文首先考慮了床溫和空氣當(dāng)量系數(shù)兩個影響因素對產(chǎn)氣的影響。先通過電爐外加熱穩(wěn)定好床溫后，通過調(diào)節(jié)一次風(fēng)的風(fēng)量來改變 ER，待系統(tǒng)穩(wěn)定 5－10min 后，用氣袋收集產(chǎn)氣，并利用 Agilent 3000 微型氣相色譜儀進(jìn)行氣體成分分析。由于產(chǎn)氣中組分可燃?xì)獬煞种饕獮?CO、H2、CH4、C2H4等低碳碳?xì)浠衔�，因此在色譜儀分析時選用的產(chǎn)氣組分為 CO、CO2、H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、C3H6、C3H8和 N2共十種氣體成分。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TK6

【引證文獻(xiàn)】

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1 周俊杰;安金卉;;基于ASPEN PLUS的生物質(zhì)氣化過程模擬分析[J];技術(shù)與市場;2011年08期

2 嚴(yán)睿;安金卉;周俊杰;;影響生物質(zhì)氣化性能因素的研究[J];科技致富向?qū)?2011年24期

3 張鵬威;肖軍;沈來宏;;基于Fluent軟件的生物質(zhì)氣化模擬研究[J];生物質(zhì)化學(xué)工程;2012年02期

4 裘嘯;閻維平;孫俊威;董靜蘭;;基于Gibbs自由能最小化原理模擬生物質(zhì)流化床氣化[J];可再生能源;2011年04期

5 車德勇;李少華;楊文廣;王海剛;張銳;;稻殼在固定床中空氣氣化的數(shù)值模擬[J];太陽能學(xué)報;2013年01期

6 孫佰仲;韓拓;王海剛;;基于Aspen Plus撫順式油頁巖干餾工藝數(shù)值模擬[J];現(xiàn)代化工;2013年06期

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2 楊威;生物質(zhì)成型燃料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒的數(shù)值模擬[D];武漢理工大學(xué);2011年

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7 侯學(xué)成;射流床煤氣化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建與應(yīng)用[D];太原理工大學(xué);2010年

8 黃開泉;大密度差床料流化床的流化與燃燒研究[D];華南理工大學(xué);2010年

9 安金卉;生物質(zhì)氣化過程模擬研究[D];鄭州大學(xué);2012年

10 李曉春;新型生物質(zhì)氣化爐及其工藝系統(tǒng)的應(yīng)用研究和過程模擬[D];廣西大學(xué);2012年

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本文編號：2698127