發(fā)布時間：2020-12-14 08:21

　　生物質(zhì)焦炭氣化是生物質(zhì)氣化過程中主要環(huán)節(jié),但是氣化反應速率慢、氣化效率低和耗能高一直以來是生物質(zhì)氣化技術(shù)的瓶頸,為突破這一技術(shù)瓶頸,實現(xiàn)生物質(zhì)能源高效率、低成本轉(zhuǎn)化。針對于此,本文開展對焦炭催化氣化動力學和產(chǎn)氣特性研究,以求為氣化爐設計改造、工業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能降耗以及提高產(chǎn)品氣質(zhì)量提供理論依據(jù)。以玉米秸稈為原料,選用CaO和Fe₂O₃作為催化劑,與原料均勻混合壓縮,制備生物質(zhì)焦炭顆粒,使催化劑負載至焦炭顆粒內(nèi)部實現(xiàn)對氣化反應進行原位催化。通過搭建動力學試驗以及氣化試驗平臺,主要探究了CaO、Fe₂O₃催化劑以及Ca-Fe協(xié)同作用下焦炭水蒸氣氣化反應動力學和產(chǎn)氣特性的問題。得出以下結(jié)論:（1）對生物質(zhì)焦炭顆粒進行氣化動力學實驗。焦炭在氣化過程中先后進行熱解和氣化反應,熱解反應遵循三維擴散模型,反應級數(shù)1/3;氣化反應遵循收縮圓柱體模型,反應級數(shù)為1/2。探究發(fā)現(xiàn)熱解和氣化均存在動力學補償效應,并通過擬合獲得指前因子A與活化能E之間的關(guān)系式,通過阿倫尼烏斯公式可以計算某一溫度下的反應速率。（2）CaO催化劑... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

018年全國能源消費結(jié)構(gòu)圖

內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文-4-（4）可再生。與化石能源相比，生物質(zhì)能源可再生。與其他可再生能源相比，生物質(zhì)能源是作為一種物質(zhì)能源，是唯一可再生的碳源。生物質(zhì)能源作為一種可再生的清潔能源，科學的開發(fā)利用有利于改善國家能源安全。自然界中直接的生物質(zhì)能量密度低，直接利用能源轉(zhuǎn)化效率低，因此，需要將生物質(zhì)能進行高效率轉(zhuǎn)化后加以利用。目前，生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)可分為生物轉(zhuǎn)化、直接燃燒、熱化學轉(zhuǎn)化和液化植物油技術(shù)四大類[8~11]，具體形式如圖1.2所示。目前生物質(zhì)氣化技術(shù)是生物質(zhì)能源提值利用的重要途徑。圖1.2生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)圖1.3生物質(zhì)氣化技術(shù)研究氣化技術(shù)是一種高效率的生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，將固體燃料通過熱化學轉(zhuǎn)化成為氣體燃料，轉(zhuǎn)化效率高達70%~90%。關(guān)于氣化技術(shù)，最早開始于煤氣化，1843年，瑞典人GustafEkman發(fā)表關(guān)于煤氣化的論文，并在1881年，制造出第一臺運行平穩(wěn)的下吸式氣化爐。經(jīng)歷過兩次世界大戰(zhàn)中能源供給緊張等問題后，生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究與應用得到空前發(fā)展。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，每年產(chǎn)生的農(nóng)林廢棄物約為7億噸，可用作能源有3.5億噸，折合標準煤1.8億噸，資源較為豐富，發(fā)展?jié)摿薮�。在上世紀八九十年代，我國因地制宜建成了多座生物質(zhì)氣化爐與內(nèi)燃機組成的發(fā)電站、氣化集中供氣以及氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等項目。近年來，國際石油價格持續(xù)增長，能源與環(huán)境問題日趨緊張，生物質(zhì)氣化技術(shù)越來越受到世界各國關(guān)注[12]，從而使得氣化技術(shù)空前發(fā)展，生物質(zhì)氣化項目不斷擴大[13]。生物質(zhì)氣化是以空氣、氧氣、水蒸氣、空氣/水蒸氣和氧氣/水蒸氣等組合性氣體

技術(shù)路線圖

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]生物炭負載Ca和Fe催化玉米秸稈熱解揮發(fā)分重整提高產(chǎn)氣率[J]. 龐赟佶,劉心明,陳義勝,許月,沈勝強.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2019(03)
[4]兩種反應器中生物質(zhì)炭水蒸氣催化氣化的動力學[J]. 李光源,吳軒韜,王杰.  化工進展. 2018(08)
[5]能源結(jié)構(gòu)隨能源需求增長而持續(xù)多樣化——2018年世界能源統(tǒng)計年鑒解讀[J]. 錢伯章,李敏.  中國石油和化工經(jīng)濟分析. 2018(08)
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[10]2017年中國新能源重點細分行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、新能源行業(yè)發(fā)展趨勢及投資前景分析[J]. 白文亭.  電氣時代. 2017(02)

博士論文
[1]鈣基添加劑強化生物質(zhì)熱解氣化產(chǎn)氫特性及作用機制研究[D]. 張波.重慶大學 2016
[2]CaO伴隨生物質(zhì)熱裂解制油在線脫氧的實驗研究[D]. 林郁郁.上海交通大學 2011
[3]生物質(zhì)高溫氣流床氣化制取合成氣的機理試驗研究[D]. 趙輝.浙江大學 2007

碩士論文
[1]玉米秸稈炭顆粒催化氣化和燃燒動力學研究[D]. 陳宏鵬.內(nèi)蒙古科技大學 2019
[2]基于Fe2O3及其復合氧載體的生物質(zhì)多元體系化學鏈氣化特性研究[D]. 吳宇婷.華南理工大學 2019
[3]生物質(zhì)炭中不同金屬元素對生物質(zhì)氣固同步轉(zhuǎn)化的催化作用研究[D]. 陳振奇.華東理工大學 2016
[4]生物質(zhì)組分熱裂解行為實驗研究[D]. 張力.浙江大學 2016
[5]生物質(zhì)快速熱解制生物質(zhì)油的實驗研究[D]. 胡興濤.山東科技大學 2010



本文編號：2916126