生物質制燃氣及其城鎮(zhèn)供應系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，小城鎮(zhèn)的燃氣供應問題越來越受到重視，生物質能源具有分布廣、可再生、對環(huán)境友好等特點，在化石能源日益緊張的情況下，生物質燃氣作為小城鎮(zhèn)氣源具有廣闊的前景。本文以不同生物質原料為對象，在自行設計的上吸式固定床反應器中進行生物質的熱解、水蒸氣氣化及催化氣化實驗研究，探討生物質在不同條件下的氣化特性；建立了以生物質微米燃料為熱源的外熱式生物質熱解催化氣化工程示范系統(tǒng)，探討其工程應用推廣價值；對生物質燃氣城鎮(zhèn)供應系統(tǒng)進行了較

2、為深入的討論，為生物質燃氣在小城鎮(zhèn)供應提供科學依據(jù)。本文的主要研究內容及成果如下：
　　 （1）采用自制的電熱式熱解氣化爐和催化氣化爐，分別對城鎮(zhèn)固體有機垃圾（城市生活垃圾）及木屑等生物質原料進行熱解催化氣化實驗研究，探討生物質氣化規(guī)律及影響因素，實驗結果表明：當反應原料為城市生活垃圾時氣體產量可達到1.97 Nm3/kg，產生的焦油可完全消除， H2、CO、CH4在生成物的含量分別達到了50.8％、9.32％和13.3％，熱值

3、最高達24.4 MJ/m3；當反應原料為木屑時，產氣量達到1.80Nm3/kg，焦油含量最低2.9％，H2、CO、CH4的含量分別達到49.6％、10.4％和12.2％，熱值可以達到20.2 MJ/m3。
　　 （2）建立生物質氣化小城鎮(zhèn)供應示范工程，采用外熱式熱解催化氣化工藝，研究利用生物質微米燃料加熱生物質熱解催化氣化爐，生產中熱值燃氣的可行性。運行結果顯示，燃燒室溫度可達1100℃，氣化室、催化室溫度達800～900℃，能

4、夠滿足工藝要求。系統(tǒng)氣化效率可達80％，燃氣成分、熱值、焦油含量等能夠滿足城鎮(zhèn)燃氣要求。
　　 （3）利用圖論及數(shù)學分析的方法，建立了計算效率高、適用性好、計算穩(wěn)定、對初值要求低的管網(wǎng)分析數(shù)學模型。研究表明，牛頓節(jié)點法模型及牛頓管段方程法模型是兩種較理想的模型，二者都有數(shù)據(jù)準備量少、只涉及節(jié)點-管段關聯(lián)矩陣、對初值要求低、計算較穩(wěn)定、收斂性較好等優(yōu)點。據(jù)此模型開發(fā)的燃氣管網(wǎng)分析軟件，可為城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)的設計、運行調度、管網(wǎng)改造等提

5、供技術保障。
　　 （4）分析探討城鎮(zhèn)生物質燃氣供應的不同模式，對1千戶至1萬戶不同規(guī)模、不同管網(wǎng)結構的城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力工況進行研究，確定各類城鎮(zhèn)的管網(wǎng)壓力級制、供氣方式。研究表明，3000戶以下的小城鎮(zhèn)可采用低壓管網(wǎng)系統(tǒng)供氣，對于較大的城鎮(zhèn)，生物質燃氣可與液化石油氣或天然氣混合供應。
　　 （5）討論生物質燃氣與焦爐煤氣、天然氣等常規(guī)燃氣之間的互換性問題及燃具的適應性問題，研究表明，上述三種燃氣沒有互換性，生物質