固定床棉秆生物质炭-气联产实验研究-化学工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 摘 要 当今，世界能源消费主要为煤、石油、天然气等不可再生能源。不可再生能源的 过度开发和利用，不仅造成了能源危机，更使世界环境污染问题日益严重。故可再生 能源的开发和利用必将成为全球能源消耗的必然发展趋势。 本文研究的固定床生物质炭-气联产系统，是针对无污染、可再生、原料储量多 的生物质能源开发利用的生产工艺系统。其基本原理是通过内筒气化炉产出燃气的自 燃放热完成外筒物料炭化过程。这不仅降低供应炭化室炭化的能量消耗而且系统产物 如固体炭、可燃气及液态生物质油等还可被二次利用。本课题以河北地区压缩棉秆为 实验原料，改进优化现有的炭-气联产系统结构，提高气化炉供应外筒炭化室完成炭 化反应燃气的质量，以提高系统产炭品质。其主要研究内容和结果如下： （1）改进优化现有的生物质炭-气联产系统中的气化炉和炭化炉内部结构。 （2）利用 SK2-2-10 电阻炉对物料在不同热解炭化终温下进行炭化实验研究并得 出最佳炭化温度为 450℃，得炭率为 40.4%，并根据最佳炭化温度 450℃下不同加热速 率下的产炭成分分析、元素成分分析及产炭热值分析得出，加热速率与炭化产炭品质 无关。 （3）在气化实验部分，ER 由 0.2 增大至 0.5 时，气化前期加热速率由 24℃/min 升高至 39℃/min，气化时间由 70min 降至 50min；产气中可燃成分 CO、H2 体积浓度 分别由 14.98%和 9.69%降至 11.8%和 7.7%，CH4 体积浓度基本没变，不可燃成分 N2 和 CO2 体 积 浓 度 分 别 由 55.87% 和 14.54% 上 升 至 59.37% 和 18.76% ， 产 气 热 值 由 111.92MJ 降至 90.45MJ；且在不同 ER 实验下的氧化区温度均可达到 900℃左右，还 原区温度均可达到 750℃左右。 （4）在炭化实验部分，根据电阻炉得出最佳炭化温度 450℃，通过计算炭化炉在 该温度周围 400℃，450℃,500℃时所需热值为 38.78MJ，43.95MJ，49.12MJ，因此任意 当量比下产气发热量都可完成炭化炉中物料的炭化过程，则根据气化产气质量择优原 则选出气化炉 ER=0.2，并在此当量比下进行炭化实验。结果表明：炭化温度由 400℃ 升至 500℃时，产炭中灰分、固定碳含量由 33.3%和 48.5%升高至 34.5%和 52.6%，挥 发分则由 18.3%降至 12.9%，产炭热值由 19.35MJ 先降至 18.43MJ 后升高到 19.12MJ； 这些变化规律与管式炉中得出此温度范围内的规律相对应，故可得出结论：炭-气联 产设备性能的实验室研究结果良好，并得出最佳炭化温度为 450℃。 关键字：生物质 炭化 气化 固定床 I ABSTRACT Today,the energy consumption of world is mainly some non-renewable energy sources such as coal,oil and natural gas.Over-exploitation and utilization of non-renewable energy sources,not only caused the energy crisis,but also made the problem of environmental pollution more and more seriously.Therefore, the development and utilization of renewable energy sources will become the inevitable trend of global energy consumption. The fixed-bed biomass charcoal-gas cogeneration system which be studied in this paper is for non-polluting,renewable,raw material reserves and more development and utilization of biomass energy production process systems.The basic principle of the system is that through the heat by the spontaneous combustion of the gas which produced from the inner gasifier to complete the ca