生物質(zhì)與煤共氣化制取富氫燃?xì)獾脑囼?yàn)及模擬研究.pdf

1、能源與環(huán)境問題，已成為21世紀(jì)制約人類社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展的關(guān)鍵問題，開發(fā)清潔、高效的新能源已成為世界各國研究的重點(diǎn)項(xiàng)目。生物質(zhì)能源由于儲(chǔ)量豐富、利用無污染、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為研究的重中之重。而氫能是非常重要的二次能源，是航空、化工的領(lǐng)域不可缺少的能源及原料。利用生物質(zhì)能制取氫氣，勢(shì)必成為對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)非常有價(jià)值的研究工作。 本文是在江蘇大學(xué)提出的“單一流化床兩步氣化法”工藝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)生物質(zhì)與煤共氣化反應(yīng)過程進(jìn)行了一系列的

2、試驗(yàn)和模擬研究。在完成了試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)搭建的基礎(chǔ)上，著重研究了生物質(zhì)與煤共熱解過程，及生物質(zhì)與煤共流化床水蒸氣氣化過程，并對(duì)氣化過程進(jìn)行了過程模擬研究。得到如下主要結(jié)論：首先，進(jìn)行了煤與生物質(zhì)共熱解熱重試驗(yàn)，結(jié)果表明：共熱解過程中，煤熱解的失重峰有所提前，并且兩者表觀活化能都低于單獨(dú)熱解時(shí)的數(shù)值，表明兩者有熱解中存在一定協(xié)同性；其次，在自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)上，利用煤與生物質(zhì)為原料，完成了氣化試驗(yàn)，并得到了反應(yīng)溫度，S/B，生物質(zhì)與煤比例等氣化制

3、約因素對(duì)制氫的影響，結(jié)果表明生物質(zhì)與煤在流化床中共同流化特性良好；氣化過程中，反應(yīng)溫度和水蒸汽用量是提高氫氣產(chǎn)量以及潛在產(chǎn)氫量的重要參數(shù)，且得到的氣化燃?xì)庵薪褂秃啃∮?.0 mg/m3。當(dāng)反應(yīng)溫度的區(qū)間在1050～1000℃、S/B為2.07、生物質(zhì)與煤的混合比值為4/1時(shí)，每千克無灰干基生物質(zhì)和煤的產(chǎn)氫量為60.3g，而潛在產(chǎn)氫量最大值達(dá)116g；最后，針對(duì)本工藝系統(tǒng)，利用ASPEN PLUS軟件，進(jìn)行了化學(xué)過程模擬，通過與試驗(yàn)結(jié)果

4、的對(duì)比，證明了模型的準(zhǔn)確性，并利用軟件中靈敏度分析的功能，對(duì)反應(yīng)溫度，S/B，CaO催化劑等制約生物質(zhì)氣化制氫的因素進(jìn)行了研究，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合，表明高溫下，增加水蒸氣用量可以有效提高燃?xì)庵袣錃獾募兌群彤a(chǎn)量；CaO催化劑存在的情況下，可以調(diào)整氣體成分。同時(shí)通過靈敏度分析得出，水蒸氣與生物質(zhì)的質(zhì)量比(S/B)值對(duì)非可燃性氣體H2的產(chǎn)量和在產(chǎn)氣中的體積百分比濃度有直接的影響，其次為氣化反應(yīng)溫度的影響，最后是CaO催化劑的影響作用這個(gè)結(jié)