干馏管式生物质气化炉的气化过程研究

摘要

生物质能是一种清洁型可再生能源，但由于生物质能的能源品质较低，直接燃烧使用越来越不能满足人们对高质量现代生活的需求，因此，研究各种新技术将生物质能高效转化成高品位的洁净能源是大规模利用生物质能的必然趋势。
　　本文课题以河南理工大学与深圳兰凌电力能源（紫金）有限公司合作的科技开发项目“集成式生物质气化系统的研究”为基础，研究以生物质作为燃料的新型双干馏管式生物质气化炉的内部气化反应及气化生产物。该气化炉采用外部燃气加热与内部气化气余热利用的组合加热方式，形成一种生物质燃料在气化炉内连续依次进行干燥、热解和气化，最终生成洁净气体的新型气化工艺。本论文工作主要是基于上述气化工艺采用软件Aspen plus对气化炉内的气化过程进行模拟，分析气化产生的气体中二氧化碳和可燃成分，以及可燃气体随工况改变的变化趋势。
　　通过用Aspen plus模拟气化炉的气化反应，比较十二种不同燃料在该双干馏管式生物质气化炉中反应的生成物情况。模拟结果表明：将等量的燃料的气化二氧化碳生成量与燃烧二氧化碳生成量做比较，前者不足后者的1/2；生物质燃料在气化炉中发生气化反应产生的气体的可燃成分为CO、H2和CH4，由于本文的模型所用的气化剂为空气-水蒸汽混合气，因此反应产生的可燃气体中氢气的含量比较多。总体上用生物质作为反应燃料比煤更环保，能减少烟气中的CO2含量，从而可以缓解“温室效应”，有利于对环境的改善和保护。
　　最后本文对实际实验气化炉的气化过程和气化产生的燃气特性进行了简单的评定，评定内容包括气化炉气体产率、气化效率、碳转换率等，评定结果如下：气化炉的气体产率为1.9031 m3/kg，与预期的产气率2.2 m3/kg略低；气化效率为79.5％，碳转换率为61.54%，在今后的炉体改进中，可依据气化评定的参数进行相应的修改。此外，气化产生的燃气密度小，热值偏低，可用作日常生活中代替天然气，但要作为大规模的供应能源，还需要提高燃气中的可燃成分。

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1绪论

1.1课题来源及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容

2气化炉及气化反应的介绍

2.1生物质气化炉

2.2生物质组成成分及性质

2.3生物质气化技术基本原理

2.4气化技术的分类

2.5 本章小结

3 生物质气化过程的建模

3.1 Aspen plus软件的介绍

3.2模型建立

3.3 气化条件的设定

3.4 模型验证

3.5本章小结

4 气化模拟结果及分析

4.1生物质燃烧与气化产生的CO 2产量比较

4.2气化产生的H 2、CO和CH 4产量比较

4.3 CO与H2灵敏度分析

4.4模型优化

4.5本章小结

5 气化过程的评定

5.1 气化指标

5.2 生物质燃气的特性

5.3 计算结果

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 论文创新点

6.3 展望

参考文献

作者简历

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