典型生物质热解气化气体释放及焦油析出特性研究
能源危机及环境污染问题的日益严重,使分布广泛、产量巨大且二氧化碳“零排放”的可再生能源生物质能的资源化利用引起广泛关注。生物质气化技术是以生物质为原料,以气体为目标产物的生物质能利用技术之一,因产物用途广泛受到了越来越多的关注。本文对我国丰富的农业废弃物资源谷壳等作为主要研究对象,对其进行了热解及水蒸汽气化实验,研究了热转化过程中气体及焦油的释放特性。 首先用Gasboard-3100气体分析仪测量反应过程中产气的组分,对比了不同温度下谷壳在惰性气氛及水蒸汽存在的条件下,即热解与气化过程中气体的实时释放特性。研究发现在两种气氛中气体的初始释放特性一致,即大量的挥发分迅速释放,在有水蒸汽存在的工况下,焦与水蒸汽的反应使气体产量明显增大,且温度越高,气体产量增加越多。 其次,考察操作条件、生物质种类及催化剂对水蒸汽气化反应的影响。研究发现粒径越小、停留时间越长,气体产量越大,但这两个条件对气体组分的影响不大。水蒸汽的加入能明显促进气体产量的增加,特别是提高氢气产量。不同生物质的气化特性也不同,其中,木屑的气化活性较稻草和谷壳的高。催化剂的加入能明显提高气化速率,其中CaO催化剂对气体产量提升最大,Fe2O3能促进CH4的减少并降低焦油含量。 最后选取6个典型工况,分别是700℃热解、800℃热解和气化(无催化剂和加入CaO、MgO、Fe2O3),深入研究不同工况下生物质焦油的析出特性,使用GC/MS和重量法分析焦油组分和焦油产量。结果表明高温、水蒸汽的加入能促进焦油的裂解,但会增大焦油的芳香性;三种催化剂对焦油裂解均有促进作用,程度由大到小依次是Fe2O3、CaO、MgO,特别是Fe2O3的加入使可检测出的焦油组分的种类明显减少。
生物质;热解气化实验;气体释放;焦油析出特性
华中科技大学
硕士
热能工程
胡松;向军
2011
中文
TQ031.3
68
2012-12-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）