褐煤与生物质在CO2气氛下共气化过程特性的研究

摘要

随着经济的高速发展，在未来几十年内，煤炭在我国能源供应领域仍占重要地位。在我国煤炭储量中，褐煤占5.74％，研究其洁净高效转化技术对促进社会经济的发展具有重大意义。生物质能是一种可再生、清洁型资源。气化是有效利用褐煤与生物质能的方式之一。褐煤和生物质在CO2气氛下共气化不仅拥有褐煤和生物质气化的优点，还可以很好地弥它们单独气化的缺点，同时提高了气化效率，促进了焦油分解，且减少了温室气体CO2的排放。因此，加强生物质和褐煤CO2共气化技术的研究，具有一定的现实意义。
　　本课题以松木屑和褐煤为气化原料，运用多种方法对二者共气化特性进行研究。论文主要内容和研究成果归纳如下：
　　（1）利用热重分析仪在CO2气氛下进行了松木屑与褐煤及两者混合样品的气化实验，重点考察了掺混比例及升温速率对共气化过程特性的影响。结果表明，随着松木屑比例的增加，样品的反应活性增强，混合样品最终剩余的质量不断减少。随着升温速率的提高，松木屑与褐煤共气化的最大失重速率、最大失重速率对应的峰值温度整体向高温一侧移动及失重反应段的温度区间变宽，而反应时间缩短。
　　（2）采用管式炉反应器进行了褐煤掺混松木屑的常压CO2气化实验，重点研究了掺混比例及气化温度对共气化过程特性的影响。实验结果表明，随着松木屑掺混比例的增加，气化产物气体中CO的百分含量从24.46%递增至42.35%，CO2的百分含量从49.03%下降至45.71%，H2的百分含量从4.87%降至4.14%，CH4的百分含量从0.32%增加至0.68%。随着气化温度的递增，有利于合成气中可燃气体的组分及热值的提高。研究还发现，当气化温度为950℃左右，松木屑掺混比例为50%的工况下，共气化合成气的热值及产气率较高。
　　（3）基于PRO/II软件模拟了褐煤与松木屑共气化过程，重点考察了掺混比例及气化压力对产气组分的影响。研究结果表明，H2、CO的体积分数与压力的变化成反比，而CO2、CH4的体积分数与压力的变化成正比。随着松木屑掺混比例从0%增加到100%，发现气体组分的模拟值与实验值吻合较好。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 我国褐煤资源特点及利用

1.3 我国生物质能源概述

1.4 气化反应机理

1.5 煤与生物质共气化技术研究现状

1.6 主要研究内容和研究目的

1.7 论文创新点

第二章 褐煤与生物质共气化的热重分析研究

2.1 引言

2.2 实验原料和仪器及方法

2.3 实验结果与分析

2.4 本章小结

第三章 褐煤与生物质管式炉共气化实验研究

3.1 引言

3.2 实验原料和装置及方法

3.3 实验结果及分析

3.4 本章小结

第四章 基于PRO/II软件研究褐煤与生物质共气化特性

4.1 引言

4.2 PRO/II软件简介

4.3 气化模型建立

4.4 模拟结果与分析

4.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录（攻读学位期间发表论文目录）