生物質(zhì)高溫氣流床氣化合成氣制備及優(yōu)化研究.pdf

1、生物質(zhì)間接液化技術(shù)是生物質(zhì)能利用最具有發(fā)展?jié)摿夹g(shù)之一，氣化是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于生物質(zhì)燃料含氧高、熱值低、難于收集等特點，生物質(zhì)氣化特別是高溫氣流床氣化過程中合成氣制備規(guī)律、氣化特性、堿金屬析出及氮污染物析出與控制規(guī)律等還認(rèn)識不足，尚待深入研究。本文依托國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展973計劃項目(2007CB210200)“生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位燃料的基礎(chǔ)問題研究”及國家自然科學(xué)基金(90610035)“西部生物質(zhì)高品位液化基礎(chǔ)研究”，開展生物質(zhì)

2、高溫氣流床氣化制備合成氣及優(yōu)化研究，對于發(fā)展生物質(zhì)間接液化技術(shù)和內(nèi)在規(guī)律研究具有重要意義。
　　本文提出采用生物質(zhì)烘培預(yù)處理結(jié)合生物質(zhì)高溫氣流床氣化與凈化的生物質(zhì)合成氣制備技術(shù)路線。分別開展了生物質(zhì)高溫氣流床氣化特性試驗研究，烘焙預(yù)處理特性及其對氣化影響研究和氣化過程中污染物(堿金屬和氮污染物)析出與抑制規(guī)律研究，通過建立生物質(zhì)高溫氣化制備合成氣驗證系統(tǒng)，開展模擬研究，以優(yōu)化技術(shù)途徑，指導(dǎo)新型生物質(zhì)氣化合成氣技術(shù)的開發(fā)。
　

3、　在建立小型生物質(zhì)氣流床氣化試驗裝置的基礎(chǔ)上，開展了生物質(zhì)高溫?zé)峤?、純氧氣化及純水蒸氣等氣化特性試驗研究，考察了熱?氣化產(chǎn)物分布、合成氣組分、碳轉(zhuǎn)化率、C/H/O轉(zhuǎn)化規(guī)律。研究結(jié)果表明：合成氣焦油產(chǎn)量僅為3.2％、碳轉(zhuǎn)化率達到了84％，與傳統(tǒng)生物質(zhì)氣化爐相比有較大的提高：高溫氣化有利于提升生物質(zhì)所含H轉(zhuǎn)化為H2的轉(zhuǎn)化率，氣化溫度1200℃時可達74％；水蒸氣氣化時可有利于進一步提高合成氣中H2含量，氣化溫度1200℃，H2O/B=0.

4、33時，合成氣中H2/CO最高為2.51。
　　生物質(zhì)烘培處理可降低合成氣中CO2含量、提高原料能量密度并使其具有多孔結(jié)構(gòu)，通過烘焙預(yù)處理特性及其對氣化影響研究表明，生物質(zhì)烘焙后可有助于氣流床氣化特性的改善，特別250℃時的烘焙氣化效果最好，冷煤氣效率被提升14.5％，H2和CO含量分別提高了25％和20％，而CO2含量僅為原來的22.7％。
　　針對堿金屬含量和氮含量較高的秸稈類生物質(zhì)，開展了生物質(zhì)高溫氣流床氣化條件下堿金

5、屬和氮污染物析出規(guī)律的研究，對合成氣和殘?zhí)恐械膲A金屬和含氮物進行采樣分析，探討了堿金屬和氮污染的析出及抑制規(guī)律，可為合成氣中堿金屬和氮污染物控制方法的研究提供指導(dǎo)。
　　在以上研究基礎(chǔ)上，搭建了與合成液化系統(tǒng)耦合的生物質(zhì)高溫氣化制備合成氣驗證系統(tǒng)。利用流程模擬軟件Aspcn Plus運用Gibbs自由能最小化方法，建立生物質(zhì)氣流床氣化系統(tǒng)模型，開展采用生物質(zhì)烘培預(yù)處理結(jié)合生物質(zhì)高溫氣流床氣化與凈化的生物質(zhì)合成氣制備技術(shù)路線的熱力學(xué)