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稻壳/木屑焦水蒸气高温气化反应特性

孙佳伟  
【摘要】:作为副产物,生物质焦含碳量高,氮、硫含量少,并具有丰富的孔隙结构,与水蒸气气化反应,可得到热值较高的气体,富含H2和CO,并且可以通过调节水蒸气的流量来控制产气的组成。利用升降式电炉制取稻壳/木屑焦,发现温度越高、升温速率越慢、停留时间越长,生物质焦产率越小。温度由1000℃升至1400℃,稻壳/木屑焦的产率分别由28.5%和14.4%降至20.2%和8.2%,表明在高温条件下仍有挥发分析出。1000℃条件下制取的稻壳/木屑焦比表面积最大,分别为316m2/g和590 m2/g。1000℃和1400℃稻壳/木屑焦的孔径集中在2-17nm范围内。通过稻壳/木屑焦水蒸气高温气化反应实验,发现气化温度是影响稻壳/木屑焦碳转化率的主要因素,当气化温度从600℃升至1200℃时,1000℃稻壳/木屑焦碳转化率从24.51%和39.33%升至86.07%和89.71%,H2+CO含量由71.39%和69.03%增至83.67%和81.88%。当水蒸气流量由0g/min升至2.61g/min时,1000℃稻壳/木屑焦碳转化率从49.56%和59.17%升至89.42%和91.2%,H2+CO含量略有下降。气化温度800℃的稻壳/木屑灰的比表面积分别为165m2/g和949m2/g,气化温度升高到1200℃时比表面积急剧减小至3m2/g和521m2/g。600-1200℃(1000℃和1200℃转化率在30-85%)条件下,气膜反应模型、表面反应模型和均相反应模型均可以较好的描述稻壳/木屑焦水蒸气气化反应行为,获得了表面反应模型和均相反应模型的的动力学参数,其相关系数均在0.984以上,说明两种模型均可以描述稻壳/木屑焦水蒸气气化反应,但表面反应模型有更高的相关系数,说明表面反应模型的结果优于均相反应模型。


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