基于雙流化床的生物油重質(zhì)組分化學(xué)鏈制氫試驗(yàn)研究.pdf

1、ExperimentalStudyofChemicalLoopingHydrogenProductionusingtheHeavyFractionofBiooilasFuelinaDualFluidizedBedReactorADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYHuangZhichengSupervis

2、edbyProfXiaoRuiKeyLaboratoryofEnergyThermalConversionandControlofMinistryofEducationSchoolofEnergy&EnvironmenmlSoutheastUniversityApril，2014摘要摘要隨著人類社會(huì)的進(jìn)步，能源危機(jī)與環(huán)境污染日益嚴(yán)重，氫能作為一種高效清潔的能源，具有無污染、可儲(chǔ)存、燃燒熱值高等特點(diǎn)，被認(rèn)為是最具潛力的能源載體之一。目前全

3、世界96％的氫能通過化石能源獲得，隨著化石燃料的日益短缺以及其對環(huán)境的嚴(yán)重污染，探索如何利用可再生能源獲得氫能具有重要的意義。本文基于小型雙流化床化學(xué)鏈制氫反應(yīng)裝置，研究了反應(yīng)器內(nèi)的氣固流動(dòng)特性規(guī)律，并分別以熱解不冷凝氣與生物油重質(zhì)組分為燃料，研究了各種因素對化學(xué)鏈法制氫過程的影響。在小型雙流化床冷態(tài)試驗(yàn)裝置上，采用鐵礦石顆粒作為床料，研究了顆粒粒徑、床料量、反應(yīng)器流化風(fēng)與密封閥風(fēng)速對顆粒循環(huán)速率與竄氣的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：粒徑在o20

4、一o45mm范圍內(nèi)的顆粒具有較大的顆粒循環(huán)速率并且其流動(dòng)性較為穩(wěn)定：提高床料量可以顯著提高顆粒循環(huán)速率，同時(shí)降低反應(yīng)器間的竄氣現(xiàn)象；燃料反應(yīng)器Ul肌f小于60時(shí)，顆粒流動(dòng)較為穩(wěn)定，并且循環(huán)速率隨著UI，Lk增加而提高，U1肌f為60時(shí)顆粒循環(huán)速率達(dá)到最大值318kg／m2s，但是竄氣率也隨Ul肌f增加而提高；制氫反應(yīng)器U抓JftLf小于25時(shí)，內(nèi)部流動(dòng)較為穩(wěn)定，且對流動(dòng)的影響較?。涣鲃?dòng)密封閥松動(dòng)風(fēng)和流化風(fēng)的增加有助于提高顆粒的循環(huán)速率，

5、但是風(fēng)速過大時(shí)會(huì)造成斜管內(nèi)部流動(dòng)的不穩(wěn)定。在小型雙流化床熱態(tài)試驗(yàn)裝置上，采用MAC鐵礦石作為載氧體，進(jìn)行了熱解不冷凝氣化學(xué)鏈制氫試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：燃料反應(yīng)器流化風(fēng)較小時(shí)，雖然顆粒循環(huán)速率相對較小，但是氣體停留時(shí)間較長，增強(qiáng)了載氧體的還原反應(yīng)程度及其產(chǎn)氫能力；燃料反應(yīng)器溫度升高可以提高還原反應(yīng)C02的平衡濃度以及制氫反應(yīng)H2的純度，950℃達(dá)到最佳，H2純度為935％，而溫度升高至1000“C時(shí)載氧體的燒結(jié)熔融現(xiàn)象加重，導(dǎo)致反應(yīng)性下

6、降；還原性氣體流量的提高可以顯著提高H2的產(chǎn)量，但是由于竄氣現(xiàn)象造成了H2純度下降；隨著混合氣體中CO／C02比例的增加，12的產(chǎn)量與其濃度均有所提高：表征分析與試驗(yàn)結(jié)果相吻合。以生物油重質(zhì)組分為燃料進(jìn)行了化學(xué)鏈制氫的熱態(tài)試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：燃料反應(yīng)器溫度低于950“C時(shí)，溫度升高可以提高生物油的碳轉(zhuǎn)化率和載氧體反應(yīng)活性，使燃料反應(yīng)器出口C02濃度升高，同時(shí)砘產(chǎn)量與純度均提高，950。C為最佳溫度，Hz純度達(dá)N836％，溫度升至10