典型生物質(zhì)氣化特性的實(shí)驗(yàn)與模擬研究.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)日益嚴(yán)峻。生物質(zhì)以其來源廣泛、資源豐富和二氧化碳近零排放的優(yōu)勢，吸引了研究者廣泛的關(guān)注。生物質(zhì)氣化被認(rèn)為是目前對生物質(zhì)能最有效的利用技術(shù)之一。提升氣化效率和產(chǎn)氣質(zhì)量是目前生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究重點(diǎn)。本文對生物質(zhì)氣化特性的研究，主要通過實(shí)驗(yàn)和模擬兩種方式展開，分別考察生物質(zhì)的氣化機(jī)理和操作參數(shù)對氣化特性的影響。
　　首先，以我國三種典型的生物質(zhì)—谷殼、稻草和木屑為樣品，在小型生物質(zhì)氣化系統(tǒng)試驗(yàn)臺架上研究了生物質(zhì)熱

2、解和水蒸氣氣化的氣體產(chǎn)物釋放特性。研究結(jié)果表明，生物質(zhì)熱解反應(yīng)中，CO、CH4和CO2幾乎是同時(shí)釋放的，與H2和CH4相比，CO的產(chǎn)量是最大的；氣化過程中水蒸氣的加入提升了生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，尤其通過促進(jìn)水煤氣反應(yīng)提升了H2的產(chǎn)量；比較三種生物質(zhì)的氣化反應(yīng)特性時(shí)發(fā)現(xiàn)，與稻草和谷殼相比，木屑的反應(yīng)最為劇烈，并且H2和CH4的釋放量也最高。
　　基于Aspen Plus軟件，建立了生物質(zhì)水蒸氣氣化的動力學(xué)模型，并通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比，對模型

3、進(jìn)行了驗(yàn)證。利用建立的模型，研究了工況參數(shù)的變化對生物質(zhì)水蒸氣氣化反應(yīng)特性的影響。分析發(fā)現(xiàn)，更高的反應(yīng)溫度能明顯促進(jìn)生物質(zhì)的氣化；在初始階段引入水蒸氣能促進(jìn)生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)氣中各組分的產(chǎn)生，最終會通過催進(jìn)水煤氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)而抑制CO的產(chǎn)生并降低產(chǎn)氣的低位熱值；氧氣對生物質(zhì)氣化的影響分為兩個方面，在氧氣濃度較低的階段，氧氣的通入促進(jìn)氣化過程中放熱的氧化反應(yīng)的進(jìn)行，從而促進(jìn)了氣化過程的進(jìn)行，而當(dāng)氧氣的加入量過量時(shí)，會消耗掉產(chǎn)氣中的部分有效組分；