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生物质流化床气化制取富氢燃气试验系统设计与试验结果

李伟振  
【摘要】: 氢气是21世纪公认的理想能源,可再生能源制氢中的生物质热化学转化制氢被认为最具有经济与技术上的生命力。江苏大学在原有研究技术的基础上提出了生物质与煤共气化制氢技术,具有以下特点:第一,使用少量的煤作原料,不仅可替代惰性粒子,起到改善生物质的流化性能。而且煤粒是发热体,含碳量高,容易在流化床底部形成高温炭层,使燃气中焦油加速裂解成不凝气体,解决了生物质气化产品气中焦油含量高的难题;第二,生物质与煤共气化不仅符合我国富煤、缺油、少气的能源结构特点,保持煤的长期可持续使用,又有利于环保,使我国能源资源利用更加合理;第三,单一流化床将生物质气化过程分为燃烧和气化过程,使得CaO催化剂得以循环再生。而且可以降低气化温度,促进碳的完全转化,进而提高生物质的气化效率,提高产氢率。第四,采用可再生能源生物质气化制取中热值富氢气体,投资较小,且有助于减轻温室效应和农林废弃物的利用。 根据江苏大学的技术方案,确立了试验系统的流程,采用水蒸气作为气化剂,用四个阀门将生物质气化的燃烧和气化阶段安排在同一气化炉内进行。根据流程设计了试验系统的各个设备,成功制作和搭建了试验系统。在对试验系统各个设备调试成功的基础上,进行了试验系统的整体调试运行,并进行了一些列的试验。先进行生物质与煤共气化试验,然后再将CaO催化剂引入进行试验,并对试验结果进行了对比分析。从中得出了以下结论:第一,在考察的三个参数中,对产氢率的影响顺序为:水蒸气和生物质的比值(S/B)>反应温度>生物质与CaO的比例;第二,反应温度区间由900~950℃提高到1000~1050℃时,氢气的体积分数由36.82%上升到了42.66%。实际每千克无灰干基生物质和煤的产氢率和潜在的产氢率都有所增加,分别由32.88g增加到53.33g和由90.33g增加到118.07g;第三,S/B由1.15升高到2.07时,氢气的体积分数由36.63%(S/B=1.15)增加到了48.25%(S/B=2.07)。实际每千克无灰干基生物质的产氢率和潜在的产氢率都有所增加,分别由29.44g增加到60.32g和由82.15g增加到116.43g;第四,生物质与煤的混合比例从0/100变化到100/0时,氢气的体积分数由42.53%增加到了47.28%,实际每千克无灰干基生物质的产氢率和潜在的产氢率都有所增加,分别由37.98g增加到59.10g和由77.79g增加到127.88g;第五,CaO催化剂引入试验后,使得产氢率和潜在产氢率有所提高,是生物质气化获得富氢燃气的较好途径,是生物质气化发展的一个方向。


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