發(fā)布時(shí)間：2020-06-12 03:21

【摘要】：生物質(zhì)間接液化技術(shù)是生物質(zhì)能利用最具有發(fā)展?jié)摿夹g(shù)之一,氣化是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于生物質(zhì)燃料含氧高、熱值低、難于收集等特點(diǎn),生物質(zhì)氣化特別是高溫氣流床氣化過(guò)程中合成氣制備規(guī)律、氣化特性、堿金屬析出及氮污染物析出與控制規(guī)律等還認(rèn)識(shí)不足,尚待深入研究。本文依托國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展973計(jì)劃項(xiàng)目(2007CB210200)“生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位燃料的基礎(chǔ)問(wèn)題研究”及國(guó)家自然科學(xué)基金(90610035)“西部生物質(zhì)高品位液化基礎(chǔ)研究”,開(kāi)展生物質(zhì)高溫氣流床氣化制備合成氣及優(yōu)化研究,對(duì)于發(fā)展生物質(zhì)間接液化技術(shù)和內(nèi)在規(guī)律研究具有重要意義 本文提出采用生物質(zhì)烘培預(yù)處理結(jié)合生物質(zhì)高溫氣流床氣化與凈化的生物質(zhì)合成氣制備技術(shù)路線(xiàn)。分別開(kāi)展了生物質(zhì)高溫氣流床氣化特性試驗(yàn)研究,烘焙預(yù)處理特性及其對(duì)氣化影響研究和氣化過(guò)程中污染物(堿金屬和氮污染物)析出與抑制規(guī)律研究,通過(guò)建立生物質(zhì)高溫氣化制備合成氣驗(yàn)證系統(tǒng),開(kāi)展模擬研究,以?xún)?yōu)化技術(shù)途徑,指導(dǎo)新型生物質(zhì)氣化合成氣技術(shù)的開(kāi)發(fā)。 在建立小型生物質(zhì)氣流床氣化試驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上,開(kāi)展了生物質(zhì)高溫?zé)峤�、純氧氣化及純水蒸氣等氣化特性試�?yàn)研究,考察了熱解/氣化產(chǎn)物分布、合成氣組分、碳轉(zhuǎn)化率、C/H/O轉(zhuǎn)化規(guī)律。研究結(jié)果表明：合成氣焦油產(chǎn)量?jī)H為3.2%、碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到了84%,與傳統(tǒng)生物質(zhì)氣化爐相比有較大的提高；高溫氣化有利于提升生物質(zhì)所含H轉(zhuǎn)化為H2的轉(zhuǎn)化率,氣化溫度1200℃時(shí)可達(dá)74%；水蒸氣氣化時(shí)可有利于進(jìn)一步提高合成氣中H2合量,氣化溫度1200℃,H2O/B=0.33時(shí),合成氣中H2/CO最高為2.51。 生物質(zhì)烘培處理可降低合成氣中CO2含量、提高原料能量密度并使其具有多孔結(jié)構(gòu),通過(guò)烘焙預(yù)處理特性及其對(duì)氣化影響研究表明,生物質(zhì)烘焙后可有助于氣流床氣化特性的改善,特別250℃時(shí)的烘焙氣化效果最好,冷煤氣效率被提升14.5%,H：和CO含量分別提高了25%和20%,而CO：含量?jī)H為原來(lái)的22.7%。 針對(duì)堿金屬含量和氮含量較高的秸稈類(lèi)生物質(zhì),開(kāi)展了生物質(zhì)高溫氣流床氣化條件下堿金屬和氮污染物析出規(guī)律的研究,對(duì)合成氣和殘?zhí)恐械膲A金屬和含氮物進(jìn)行采樣分析,探討了堿金屬和氮污染的析出及抑制規(guī)律,可為合成氣中堿金屬和氮污染物控制方法的研究提供指導(dǎo)。 在以上研究基礎(chǔ)上,搭建了與合成液化系統(tǒng)耦合的生物質(zhì)高溫氣化制備合成氣驗(yàn)證系統(tǒng)。利用流程模擬軟件Aspen PluS運(yùn)用Gibbs自由能最小化方法,建立生物質(zhì)氣流床氣化系統(tǒng)模型,開(kāi)展采用生物質(zhì)烘培預(yù)處理結(jié)合生物質(zhì)高溫氣流床氣化與凈化的生物質(zhì)合成氣制備技術(shù)路線(xiàn)的勺熱力學(xué)模擬和效率計(jì)算。模擬結(jié)果表明,該氣化驗(yàn)證系統(tǒng)可獲得兼具良好H2/CO比例與潔凈度的合成氣；高溫氣化在理想情況下并不降低系統(tǒng)效率,實(shí)際應(yīng)用中需合理對(duì)余熱進(jìn)行利用以提高系統(tǒng)效率；高溫氧氣氣化系統(tǒng)優(yōu)于水蒸氣氣化系統(tǒng)；烘焙有利于冷煤氣效率的提高,但需對(duì)烘焙的氣體產(chǎn)物及焦油產(chǎn)物加以利用,才可提升具有烘培預(yù)處理的氣化系統(tǒng)效率。以上結(jié)果為提升生物質(zhì)間接液化系統(tǒng)效率提供理論指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TK6

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本文編號(hào)：2708930