玉米秸秆成型颗粒催化热解气化试验研究

摘要

生物质热化学转化技术是一种具有潜力的生物质能利用方式，主要有热解和气化两种途径。通过热解可以制备热解焦炭、生物质焦油和热解气，而生物质气化技术也可在不同气化剂作用下制备不同目标产物。目前生物质能利用主要存在能量密度低、储存运输不方便、以及热解气化效率低等问题，针对于此本文选取玉米秸秆成型颗粒作为试验原料，以及三种廉价催化剂（即铁系催化剂Fe2O3、碱金属催化剂Na2CO3和碱土金属催化剂CaO），同时考察不同温度下催化剂对玉米秸秆成型颗粒热解产物和水蒸气气化产物的影响。
　　试验选取自制玉米秸秆成型颗粒，粒径8mm，通过热重试验分析玉米秸秆成型颗粒失重特性，得知玉米秸秆成型颗粒失重分为三个阶段，分别为水分挥发阶段，半纤维素裂解阶段、纤维素和木质素裂解析出阶段。之后通过管式炉研究不同升温速率和热解终温对玉米秸秆成型颗粒热解产物的影响，结果表明升温速率和热解终温的提高会促进生物质焦油的产生，在升温速率60℃/min，终温550℃焦油产率达到最大值。催化剂的添加对热解产物分布规律产生了很大影响，使用的三种催化剂中，Fe基催化剂可以明显促使焦油产率增加，而Na基催化剂使焦油产率出现下降，并且Na接催化作用下的热解产气率明显高于另外两种催化剂。在对热解气组分进行分析时发现随着热解终温的提高热解气中H2、CH4体积分数逐渐增加，同时热解气低位热值也随之提高，在Ca基催化剂作用下热解气低位热值可达到11.74MJ/Nm3。
　　为了实现资源充分利用以及制取富氢燃气，特选取玉米秸秆成型颗粒热解焦炭作为气化试验原料，采用水蒸气作为气化剂，考察不同温度（750℃～950℃），不同催化剂对气化试验中气化气组分、产气热值、产气率的影响。结果表明随着气化温度的提高H2体积分数逐渐增加，催化剂的添加可以降低气化活化能，使H2体积分数在较低温度下达到峰值。在850℃，Ca基催化作用下H2体积分数达到最大值66.36%。在750℃时Ca基催化作用下气化燃气低位热值达到最大值14.10MJ/Nm3，属于中热值燃气。温度的升高促使产气率明显增加，而催化剂的添加对高温段产气率的影响更加显著，在950℃，Ca基催化作用下产气率达到最大值4.10Nm3/kg。

目录

声明

引言

1 文献综述

1.1生物质能概况

1.2生物质热解技术

1.3生物质气化技术

1.4生物质热解气化存在问题

1.5本文研究目的、内容及技术路线

2玉米秸秆成型颗粒的热解特性分析

2.1试验原料

2.2热重试验

2.3玉米秸秆成型颗粒热解试验

2.4玉米秸秆成型颗粒在催化剂作用下的热解试验

2.5本章小结

3玉米秸秆成型颗粒热解焦炭的水蒸气气化试验

3.1试验原料

3.2试验设备及方法

3.3试验结果及分析

3.4本章小结

结论与展望

（1）结论

（2）展望

参考文献

在学研究成果

致谢