稻壳在水蒸气中气化实验研究

摘要

当今化石燃料消耗的增加，造成的能源紧缺和环境污染成为人类发展所面临的最大生存挑战，人类对新能源的探索和开发迫切而艰巨。生物质能源作为可持续清洁能源，具有非常广阔的利用前景，有望在未来替代化石燃料，发挥重要作用。生物质气化技术将生物质通过一系列热化学反应转化为以CO和H2为主的可燃气体，是生物质资源化处理的重要研究方向。
　　本文充分学习了国内外关于水蒸气气化研究进展和技术，利用流化床反应装置，研究粉碎的稻壳在高温水蒸气气氛中热解气化的特性。
　　首先，针对生物质水蒸气气化，设计了一套完整的气化实验工艺流程，根据工艺流程设计造出蒸汽发生器、加热器、流化床反应器、旋风分离器、冷却器、进料装置等相关实验设备，并安装调试和优化以满足气化实验顺利进行。
　　然后，利用流化床快速热解反应装置，进行以粉碎稻壳为原料的生物质水蒸气气化实验。并联系生物质的热解过程和后续气化反应过程对关于温度、水蒸气流量和进料速率等影响因素进行了综合分析。实验结果表明：温度的升高可提高气化气产率及气体组分中 H2和 CH4的含量，CO的含量在600℃达到最大值。在较低温度下，单位产气率随水蒸气流量增加而降低，随进料速率增加而先降低再增加。在较高温度下，单位产气率随水蒸气流量增加而先降低再增加，随进料速率增加线性降低，气化气中H2的含量随水蒸气流量增加小幅降低，随进料速率增加而反向上升，CO和CO2的含量随增水蒸气流量和进料速度的增加都呈先增加再降低的趋势，CH4的含量受水蒸气流量的影响较小，随进料速率增加而先增加再降低。
　　最后，基于生物质水蒸气气化的单因素考察实验结果，以气化产气率为响应值，进行了基于三因素三水平的响应面优化实验，结果表明：三个因素对产气率都有显著影响，在最优条件反应温度700℃，进料速率1.24kg/h，水蒸气流量7.02kg/h下预测气化结果749.6L/kg的产气率与实验所得的725L/kg基本吻合。

目录

声明

1 绪论

1.1 能源与环境

1.2 生物质能

1.3 生物质能的利用

1.4 生物质气化技术

1.5 论文研究目的及内容

2 生物质水蒸气气化装置设计

2.1 生物质水蒸气气化工艺流程

2.2 生物质水蒸气气化装置

2.3 补充设备和材料

2.4 实验装置的运行和调试

3气化实验

3.1 生物质水蒸气气化基本过程

3.2 生物质水蒸气气化反应的主要影响因素

3.3 实验原料分析

3.4实验方案

4结果与分析

4.1 反应温度对气化实验的影响

4.2 水蒸气流量对气化反应的影响

4.3 进料速率对气化反应的影响

4.3 本章小节

5 生物质水蒸气气化响应面优化实验研究

5.1 响应面实验设计

5.2 回归方程及方差分析

5.3 响应面结果分析

5.3 优化条件和验证

5.4 本章小节

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简历

致谢