發(fā)布時間：2020-06-06 02:02

【摘要】：生物質(zhì)氣化技術(shù)是生物質(zhì)高效利用技術(shù)之一�；谏镔|(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中熱解和燃燒解耦的思想,提出旋風(fēng)空氣分級復(fù)合氣化技術(shù),該技術(shù)能夠有效解決以往旋風(fēng)氣化技術(shù)中有效反應(yīng)時間短、風(fēng)量配比不合理、溫度場分布不均、燃?xì)鉄嶂档?有效地改善了反應(yīng)的充分性。本課題完善了旋風(fēng)空氣分級復(fù)合氣化實驗系統(tǒng),在由旋風(fēng)爐反應(yīng)器主體、給料系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)組成的實驗系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了焦油催化裂解裝置和二次旋風(fēng)分離兩個結(jié)構(gòu)。在此實驗系統(tǒng)上針對燃燒過程和氣化起始溫度低,起爐初期燃燒不穩(wěn)定等問題,進(jìn)行了實驗系統(tǒng)起爐流程的優(yōu)化工作,采用雙給料伴燃方式和稻殼給料量為8.62kg/h,空氣當(dāng)量比為0.75,一次風(fēng)、二次風(fēng)、底部風(fēng)風(fēng)率分別為0.48/0.14/0.38的燃燒過程,使得起爐過程升溫速率高,升溫過程穩(wěn)定,終溫滿足自氣化,重復(fù)性好。在本實驗系統(tǒng)上進(jìn)行了稻殼的旋風(fēng)空氣分級復(fù)合氣化實驗研究,探索了在一次風(fēng)風(fēng)率不變的情況下,底部風(fēng)配比對稻殼旋風(fēng)空氣分級復(fù)合氣化效果的影響規(guī)律,研究表明底部風(fēng)風(fēng)率在0.40-0.60范圍內(nèi)變化時,隨底部風(fēng)風(fēng)量的減小,CH4體積百分含量由2.607%增大至3.185%,C2H4體積百分含量由1.030%增大至1.314%,C2H2體積百分含量由0.080%增大至0.122%,C2H6體積百分含量由0.074%增大至0.168%,H2體積百分含量由2.493%增大至3.912%。CO體積百分含量在19.117%至21.780%間先增大后減小,在底部風(fēng)率為0.50時達(dá)到最大值。在一次風(fēng)、二次風(fēng)、底部風(fēng)風(fēng)率分別為0.30/0.20/0.50的實驗條件可以獲得了較好的氣化效果,其焦油含量為3.240 g/Nm3,氣體產(chǎn)率為1.294 Nm3/kg,碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率分別為71.5%和50.8%。此外,通過在燃?xì)獬隹谔幇惭b了焦炭催化裂解焦油的裝置,以此研究焦炭催化劑對燃?xì)庵薪褂偷拇呋呀庾饔?實驗表明:焦炭催化裂解焦油的焦油脫除率隨著燃?xì)獬隹跍囟仍黾映氏仍黾雍鬁p小的變化規(guī)律,在出口溫度為748℃(即底部風(fēng)風(fēng)率為0.50)時達(dá)到最大,焦油脫除率為68.58%。水蒸氣-空氣氣化研究作為下一步旋風(fēng)氣化的方向,為了給旋風(fēng)氣化爐水蒸氣氣化的工藝參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù),在固定床/流化床反應(yīng)器上進(jìn)行氣化焦的水蒸氣氣化反應(yīng),研究發(fā)現(xiàn)溫度在700℃-900℃范圍內(nèi)氣化焦二次氣化的失重率隨溫度升高先增大后減小,在850℃時達(dá)到最大值29.56%。通過FTIR和Raman對不同溫度下的二次氣化焦的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,分析發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高,FTIR測試中的含氧官能團(tuán)、脂類官能團(tuán)、C=C及Raman測試中的總峰面積均減少,D峰與G峰的比值先增大后減小,D峰與(GR+VL+VR)峰的比值逐漸升高,S峰與G峰的比值逐漸降低,在800℃氣化溫度條件下,水蒸氣氣化效果最為明顯,表明水蒸氣氣化可以進(jìn)一步促進(jìn)空氣氣化焦的轉(zhuǎn)化,為旋風(fēng)氣化爐生物質(zhì)水蒸氣氣化的工藝參數(shù)優(yōu)化提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

設(shè)計的一種生物質(zhì)氣化技術(shù)。旋風(fēng)氣化原理如圖 2-1 所原料切向進(jìn)入氣化爐爐膛，在爐內(nèi)沿內(nèi)筒壁呈螺旋狀旋用下，熱解后的產(chǎn)物發(fā)生氣固分離，產(chǎn)生的燃?xì)夂托☆w升氣流，經(jīng)中心上升管排出氣化器。被分離的大顆粒固斗中。

提供并由其前置的蝶閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，稻殼由一次風(fēng)口切向進(jìn)入爐膛，沿內(nèi)、外筒環(huán)隙旋轉(zhuǎn)下降依次經(jīng)過干燥、熱解、還原、氧化四個過程完成稻殼的氣化實驗實驗裝置主體系統(tǒng)示意圖及實物圖如下圖所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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1 應(yīng)浩;涂軍令;江俊飛;蔣劍春;孫云娟;吳歡;許玉;高一葦;;木屑高溫水蒸氣氣化制備合成氣研究[J];太陽能學(xué)報;2014年03期

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1 涂軍令;木屑/木屑炭高溫水蒸氣氣化制備合成氣研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2012年

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本文編號：2698974