生物质与煤共气化发电气化过程性能的试验研究

摘要

目前，全球化石能源的供应日益紧张，可再生能源的开发和利用已经越来越重要，生物质能作为一种清洁无污染的可再生能源，引起了世界各国广泛的研究、开发和利用。生物质能在我国储量丰富，合理的开发和利用对于解决我国能源短缺的现状有着重要意义。生物质气化发电技术是生物质能利用的一种重要方式，目前，为满足广大农村地区及中小企业的用电要求，中、小型生物质气化发电系统发挥着越来越大的作用。
　　 为解决目前中、小型生物质气化发电系统气化过程存在的相关问题，本文提出在气化过程采用生物质与煤共气化技术，并针对影响气化性能的相关因素展开试验研究，为生物质与煤共气化技术在中、小型生物质气化发电系统中的应用提供一定的参考。
　　 本试验采用生物质与煤共气化制取低热值燃气的技术方案，以空气-水蒸气为气化剂，甘蔗渣和长焰煤为气化原料，针对影响气化过程性能的相关因素进行了试验研究。冷态试验进行了螺旋给料机输生物质量与输煤量的测定、布风板阻力的测定、料层阻力的测定，绘制出布风板阻力、料层阻力随风量变化的曲线，确定了冷态临界流化风量和热态运行最小风量，为热态试验的顺利进行提供了条件。热态试验主要是探究气化温度、S/B、ER等参数对燃气成分和燃气热值的影响，以及S/B和ER对气化温度的影响。试验结果表明:在试验条件范围内，随着气化温度的升高，燃气中有效成分和燃气热值不断升高，ER和S/B都对燃气有效成分和燃气热值有着重要的影响，但是过高的ER和S/B将对气化过程产生不利影响;在温度为900℃、ER为0.24、S/B比为0.25时，燃气热值达到6.92MJ/m3。
　　 在试验的基础上，本文进行了影响气化性能的气化参数优化研究，基于试验设计软件Design-Expert8.0，通过二次回归设计得到了生物质与煤共气化制取低热值燃气工艺中燃气热值跟气化温度、ER和S/B关系的回归方程，利用模型的响应面和等高线探讨了气化温度、ER和S/B对燃气热值的影响，结果表明，气化温度、ER和S/B均对燃气热值产生重要影响，但在温度一定的情况下ER和S/B之间的交互作用不明显，得到优化的气化参数为气化温度911.14℃，ER为0.24，S/B为0.25，燃气热值6.92663MJ/m3，经试验检验，此方法可以对生物质与煤共气化工艺进行相关的气化参数优化，有效的减少了盲目的操作，为以后的试验及相关工业应用提供一种有效的优化方法。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 生物质能开发与利用

1．3 生物质气化技术现状

1．4 研究问题的提出和主要内容

1．4．1 研究问题的提出

1．4．2 论文主要研究内容

第二章 生物质气化发电技术概述

2．1 生物质气化发电的特点

2．2 生物质气化发电系统的分类

2．3 生物质气化发电的关键技术

2．3．1 生物质气化工艺的选择

2．3．2 生物质气化焦油裂解技术

2．3．3 生物质燃气发电技术

2．4 生物质气化发电存在的问题

2．5 本章小结

第三章 生物质气化过程机理分析

3．1 生物质气化的基本原理

3．2 气化反应动力学

3．3 气化指标及影响因素

3．3．1 气化过程指标

3．3．2 气化影响条件

3．4 本章小结

第四章 气化过程试验研究

4．1 试验条件

4．1．1 试验台工艺流程

4．1．2 试验台结构

4．1．3 试验台的特点

4．1．4 试验步骤

4．2 试验原料

4．2．1 原料选取

4．2．2 生物质原料的预处理

4．2．3 试验原料成分分析

4．3 冷态试验

4．3．1 螺旋进料装置进料量试验

4．3．2 布风板阻力特性试验

4．3．3 料层阻力特性试验与临界流化速度

4．4 试验结果及分析

4．4．1 气化温度对气化的影响

4．4．2 S/B对气化的影响

4．4．3 当量比对气化的影响

4．5 本章小结

第五章 气化工艺参数的优化

5．1 引言

5．2 响应曲面法简介

5．3 工艺参数优化

5．3．1 试验因素及其水平的选取

5．3．2 响应曲面分析方案及结果

5．3．3 模型的建立及其显著性检验

5．3．4 气化响应曲面分析与优化

5．3．5 优化结果与验证

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文研究总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的学术论坛