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《上海交通大学》 2010年
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用于混合气化的生物质烘焙预处理的实验研究

王贵军  
【摘要】: 随着我国经济的持续快速发展,能源需求量日益增加;但是化石能源的广泛应用造成了日益严重的环境问题,而且其储量也有限。生物质能是CO2中性的可再生清洁能源,每年的产量巨大。然而生物质的利用存在着收集运输和储存成本高,磨粉能耗大等缺点。生物质烘焙预处理是一种能够显著改善生物质磨粉性能,提高生物质能量密度和储存性能,降低生物质运输储存成本的合理有效的方法。生物质与煤混合气化不仅有利于生物质的规模化利用,而且更够改善煤的气化特性。 本文首先对生物质能源的特点、转化利用技术、生物质能利用的情况和政策,生物质利用的预处理方式以及混合气化的研究情况进行了总结。 接着对农业生物质秸秆进行了烘焙预处理研究。在固定床实验台进行了四种典型的农业生物质秸秆N2氛围下的烘焙预处理试验,终温为200℃、250℃、300℃,加热时间均为30min。热解得到的固体半焦产物能量密度显著提高,对比原始的生物质其可磨性得到明显改善,并且具有了疏水性,便于储存运输和磨粉用于气流床气化。热解气体产物以CO2、CO为主还有少量CH4,并对气体的产生进行了动力学分析。液体产物主要是水分和焦油。随着热解温度升高,液体产物和气体产物量均增加,固体焦的质量产率和能量产率都下降。 然后分析烘焙预处理的可行性。测量了烘焙预处理产生半焦的热值,求得了预处理过程的能量产率。虽然半焦的热值随烘焙温度的升高而增加,但是其能量产率却下降。生物质在烘焙过程中的吸热量很小,可以有自身的部分燃烧来提供。对250℃,30min条件下的烘焙过程;从固体能量产率、原始生物质和烘焙的固体产物运输储存成本、研磨能耗对比等方面衡量了烘焙预处理的可行性。发现烘焙预处理技术相对未经预处理的有竞争力。 最后研究了生物质半焦与煤在CO2作为气化剂的气化特性。分别对生物质半焦、神府煤、以及两者按质量1:1的混合物在耐驰热重上以温速率为20℃/min从35℃升温至1200℃进行了气化实验。生物质半焦单独气化反应性比神府煤要好。混合气化反应均好于单独燃料的气化反应。混合气化反应性不仅与生物质种类有关,而且与热解预处理温度有关。混合气化不仅提高了反应性,而且使得最大失重速率发生的温度降低了。大部分的混合气化最终剩余物百分比也降低,最终反应温度低于神府煤。说明协同作用使得混合燃料气化发生在更低温度,且气化速率增加使得气化过程缩短。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK6

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