人類社會高速發(fā)展的今天,化石能源的不斷衰竭對人類社會的可持續(xù)發(fā)展造成了重大威脅,尋求新類型的清潔可持續(xù)能源成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的關鍵。氫能被譽為人類終極清潔能源,有望成為未來可持續(xù)發(fā)展能源體系中的主要載能體。生物質能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ牧畠r新氫源,通過生物質氣化技術,實現生物質能向氫能的轉化,是一項意義重大的研究課題。本文選取典型的林業(yè)加工剩余物——松木屑作為實驗研究對象。采用非等溫熱重分析法考察了松木樣品在N2氣氛下的熱解失重特性,并且分析研究了松木樣品在不同升溫速率及Ca O添加量下的熱解動力學特性,從而為生物質氣化過程提供數據支持。實驗結果表明:松木樣品在不同升溫速率下的熱解趨勢基本一致,升溫速率的升高有助于加快熱解反應速率。纖維素和半纖維素的快速熱解主要發(fā)生在200~550℃范圍內,而木質素的緩慢熱解炭化主要發(fā)生在550~850℃范圍內。添加氧化鈣后,實驗樣品在200~425℃、425~550℃和600~800℃范圍內分別出現了失重峰。在固定床氣化反應器上進行了松木樣品水蒸氣氣化制氫實驗,重點研究了在250~550℃內不同物料粒徑、氣化反應溫度、水蒸氣添加量(水蒸氣/生物質質量比S/B)、氧化鈣添加量(氧化鈣/生物質摩爾比Ca O/C)和鐵鉻系變換催化劑添加量(鐵鉻系變換催化劑/生物質質量比Fe2O3-Cr2O3/B)對產氣各組分含量的影響。實驗結果表明:粒度為60目左右的松木屑原料比較適合水蒸氣氣化制氫反應;隨著反應溫度的升高,H2含量呈現增大的趨勢;隨著水蒸氣添加量的增大,H2含量呈先增后減的趨勢,當S/B為2時,H2含量達到最大值;添加Ca O吸收體可以充分吸收反應產氣中的CO2,并起到一定催化作用,當Ca O/C為1.5時,CO2含量降低到了最小值1.28%,H2含量達到了最大值51.08%;添加鐵鉻系變換催化劑對各產氣組分含量在350℃~550℃內變化具有重要影響,尤其是在氧化鈣吸收體存在的條件下,氧化鈣對CO2的吸收作用大幅度提高了CO濃度,催化劑進一步促進了水汽變換反應的反應速率,當Fe2O3-Cr2O3/B為1時,且Ca O/C為1.5時,H2含量在450℃達到了最大值61.27%。
【學位單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TK6
【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 生物質能轉換技術的研究現狀
        1.2.2 生物質熱解動力學的研究現狀
        1.2.3 生物質氣化技術的研究現狀
        1.2.4 基于CaO吸收體氣化法的生物質水蒸氣氣化制氫研究現狀
        1.2.5 基于變換催化劑條件下的生物質水蒸氣氣化制氫研究現狀
    1.3 課題主要研究內容
2 CaO強化松木熱解動力學特性研究
    2.1 實驗原料
    2.2 實驗儀器
    2.3 實驗方法
    2.4 實驗結果與分析
        2.4.1 升溫速率的影響
        2.4.2 CaO/C摩爾比的影響
    2.5 動力學分析
    2.6 本章小結
3 松木在CaO吸收體條件下水蒸氣氣化制氫特性
    3.1 臥式固定床氣化原理
    3.2 實驗裝置及方法
        3.2.1 實驗裝置
        3.2.2 氣體分析
        3.2.3 實驗方法
    3.3 實驗結果與分析
        3.3.1 粒徑的影響
        3.3.2 反應溫度的影響
        3.3.3 水蒸氣添加量的影響
        3.3.4 CaO添加量的影響
    3.4 本章小結
4 松木在鐵鉻系催化劑及CaO條件下水蒸氣氣化制氫特性
    4.1 鐵鉻系變換催化劑對水汽變換反應的催化原理
    4.2 實驗裝置及方法
        4.2.1 實驗裝置
        4.2.2 氣體分析
        4.2.3 實驗方法
    4.3 實驗結果與分析
        4.3.1 鐵鉻系變換催化劑添加量的影響
        4.3.2 鐵鉻系變換催化劑添加量在CaO條件下的的影響
    4.4 本章小結
5 結論與建議
    5.1 本文結論
    5.2 后續(xù)研究工作建議
致謝
參考文獻
附錄
    A作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
    B作者在攻讀碩士學位期間參加的科研項目

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本文編號：2893251