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气流床条件下生物质气化反应特性研究

梅勤峰  
【摘要】:随着化石能源的日益减少以及由使用化石能源造成的环境不断恶化,生物质能源化利用正受到越来越多的重视。我国已成为石油及油品净进口国,利用生物质间接液化制取液体燃料,可以作为液体燃料来源的一个补充。 生物质间接液化技术的第一步是合成气的制取,本文在分析了大量研究文献基础上自行搭建小型生物质气流床气化实验台,通过实验结果分析,开展了生物质气流床气化特性、气化过程中碱金属迁移等方面的研究。 选用稻壳、木屑、玉米秆、海藻粉等不同生物质在气化炉中进行了纯氧气化,考察了不同温度、氧质比、原料粒径对气化特性的影响。结果表明,高温有利于生物质气化,促进碳转化率和冷煤气效率的提高。比较了纯氧气化中添加不同比例的水蒸汽和C02,结果表明,若以提高热值为制取合成气的目标时,添加C02在一定范围内可以达到水蒸气的效果,同时降低了系统能耗及简化了气化设备;对比了原料气化烘焙前处理前后的气化特性差异,结果显示,经烘焙后的有效气产量、合成气低位热值有明显的提升。1200℃时,有效气产量比原样提高了45.9%,热值提高了67.1%。实验证明了,烘焙可以有效的解决生物质原料的输送问题,同时对改善合成气品质很有益处。 生物质中碱金属的存在,可能会对液化设备造成损害和引起催化剂中毒。因此,在进行生物质麦秆的气化时,采集了合成气的碱金属和底灰,分析了碱金属在气流床气化过程中在气相和固相中的分布情况。考察了酸性氧化物Si02、碱性氧化物MgO、中性氧化物Al203作为添加剂对碱金属析出行为的影响。结果显示,随着温度的升高,气相中碱金属含量增加,固相中则相反;不同添加剂均有助于提高对碱金属的固留率,其中MgO的效果最好,比无添加剂时对钾、钠的固留率分别提高了20.23%和21.24%。添加剂对生物质灰熔点的影响表现出两方面,一方面添加剂与碱性氧化物形成低熔点的共融体,使灰熔点降低;另一方面,添加剂添加过量或者无法与灰充分接触,会导致灰熔点的增高。因此在气流床条件下选择添加剂比例时,应充分考虑碱金属固留率与灰熔点的关系。


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