烟气气氛下生物质垃圾的热解气化过程模拟研究

摘要

生物质是一种理想的可再生能源，热解气化技术在实现生物质能的高效清洁利用方面具有明显优势，基于前期研究，本文提出了一种烟气气氛下生物质垃圾热解-低热值热解气燃烧循环工艺。该循环工艺不仅高效环保，而且能够简化设备，具有重要的研究意义。
　　本文首先基于 Aspen Plus工业流程模拟软件，针对循环工艺建立了两种模型，分别为反应动力学模型和热力学平衡模型。通过模拟数值与实验结果的对比分析得出，反应动力学模型更为合理。
　　其次，本文对生物质垃圾（玉米秸秆）热解气化的影响因素进行了模拟研究，结果表明，烟气气氛相对于氮气气氛，热解气中可燃气总体含量增加，热值和碳转化率提高；随着气化温度、气化压力的提高，产气热值及碳转化率大幅提高；逆向流动较同向流动，热解气化效果更好；延长固相滞留时间，使碳转化率略微增加，但会降低产气热值。
　　随后，通过 Aspen Plus软件对工况进行优化模拟，并通过实验加以验证。结果表明，利用富氧空气代替压缩空气，热解气热值升高；随着Wflue-gas/Wbio比值的减少，热解气中可燃气体比例呈上升趋势，且热解气低位热值逐渐提高，但增速变缓。热解实验中当比值为2.232时，热值达到3.95MJ，较模拟结果略低。
　　最后，本文对循环工艺进行了能量平衡分析，当循环回路中抽取的中温烟气量占总烟气量的21.69%时,该循环工艺可以实现能量自平衡，为生物质垃圾热解-低热值热解气燃烧循环工艺供了理论基础。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 生物质垃圾转换能源技术现状

1.3 生物质热解气化技术研究现状

1.4 本课题研究目的和主要内容

第二章 烟气气氛下热解气化模型分析

2.1 Aspen Plus简介

2.2 生物质垃圾热解气化实验

2.3 基于Aspen Plus的两种生物质气化模型研究

2.4 评估指标

2.5 两种模型的验证结果及对比分析

2.6 本章小结

第三章 烟气氛围下生物质垃圾热解气化影响因素分析

3.1 烟气氛围和氮气氛围下热解气化特性对比

3.2对于热解气化特性的影响

3.3 气化温度对热解气化特性的影响

3.4气化压力对热解气化特性的影响

3.5气流流动方向对于热解气化特性的影响

3.6 固相滞留时间对热解气化特性的影响

3.7 热解温度对于热解气化特性的影响

3.8 生物质燃料粒度分布对于热解气化特性的影响

3.9 催化剂对热解气化过程的影响

3.10 本章小结

第四章 生物质垃圾热解气化实验优化分析

4.1模拟工况

4.2模拟结果

4.3优化实验

4.4本章小结

第五章 循环工艺的能量平衡分析

5.1 实验装置和模型建立

5.2 循环回路中确定抽取中温烟气量的方法

5.3 本章小结

第六章 主要结论与展望

6.1 本文的主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢