秸秆类生物质两段式气化实验研究

【摘要】： 我国是农业大国,每年有大量的农作物废弃物,其中秸秆(稻草、麦秆、玉米秆等)每年有6亿吨,但是分布广,能量密度低,收集、运输和储存的成本太高,难以进行规模化利用,利用农村当地的生物质资源,开发以村为单位的小型秸秆气化技术是解决这些问题非常有前景的方法。 两段式气化炉是对传统的下吸式气化炉的改进,它不仅可以提高的气化效率,而且还具有气化气具有较低的焦油含量,气体净化工艺简单,没有二次污染,同时不会出现板结现象等的优点,是一种符合我国国情的气化技术。 上海交通大学研制的第一代和第二代两段式气化炉,但由于经验不足,缺乏对相关机理的研究,本文通过秸秆类生物质热解特性的研究、喉口段的数值模拟以及灰渣特性的研究,对气化炉的优化设计和运行提供了指导意见,并对在新设计的两段式气化炉上进行了深入的试验研究。 本文首先运用TG-MS联用研究了秸秆类生物质的热解特性,对热解综合特性、TG/DTG曲线与热解产物进行了深入的分析,为两段式气化炉热解段的设计与气化炉的运行提供了指导意见;其次,对喉口段的温度场进行了数值模拟,结果显示设计工况满足部分氧化焦油脱除的温度需求;还通过灰渣特性分析,在实际运行中改进了除灰与密封系统,从而完成了两段式气化炉的优化设计。 同时,本文还在新设计的两段式气化炉实验台上进行了试验,研究分析了气化炉的生产能力和产气品质。分别通过研究当量比ER和炭床高度对气化效果(气化气成分、气体热值、气化效率、炭转化率)的研究,得出了最佳当量比ER在0.30~0.35左右,最佳炭床高度在950mm~1000mm之间。之后进行了焦油测量试验,分析了当量比和炭床高度之间的关系。试验发现,当量比在0.30左右,焦油含量最低,而炭床越高则焦油含量越低。最后,通过大量的试验研究和分析,本文还研究得出了气化炉快速启动的方法与保持其稳定运行的几个注意事项。 【关键词】：生物质 热解特性 两段式气化炉 焦油
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK6
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 主要符号说明8-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外生物质气化技术发展概述12-20
• 1.2.1 国内生物质气化技术发展概述12-13
• 1.2.2 国外生物质气化技术发展概述13-20
• 1.3 焦油净化方法20-26
• 1.4 生物质气化技术的评价26-27
• 1.5 本文的主要研究内容27-29
• 第二章 秸秆类生物质气化理论基础29-43
• 2.1 生物质的化学组成及结构29-30
• 2.2 生物质气化技术分类30-32
• 2.3 生物质气化基本原理32-35
• 2.3.1 生物质的干燥33
• 2.3.2 裂解反应33-34
• 2.3.3 还原反应34
• 2.3.4 氧化反应34-35
• 2.4 生物质气化设备35-39
• 2.4.1 固定床和流化床气化炉35-38
• 2.4.2 两段式气化炉38-39
• 2.5 生物质气化性能的影响因素39-41
• 2.5.1 原料39
• 2.5.2 温度和停留时间39-40
• 2.5.3 压力40
• 2.5.4 气化剂与气化炉结构40-41
• 2.6 气化过程的性能指标41-42
• 2.7 本章小结42-43
• 第三章 秸秆类生物质热解特性研究43-57
• 3.1 热分析原理43-44
• 3.2 实验设备及试验方法44-46
• 3.3 试验结果及分析46-56
• 3.3.1 活化热解区与消极热解区46
• 3.3.2 热解特性综合分析46-47
• 3.3.3 热解反应动力学方程的建立47-50
• 3.3.4 热重曲线分析50-52
• 3.3.5 热解产物分析52-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第四章 两段式气化炉实验台57-68
• 4.1 两段式生物质气化炉研制过程57-59
• 4.2 两段式气化炉主体的设计59-68
• 4.2.1 热解筒装置的设计59-61
• 4.2.2 喉口区的设计61-65
• 4.2.3 除灰装置与密封门的设计65-68
• 第五章 两段式气化炉运行试验研究68-81
• 5.1 试验装置68-69
• 5.2 实验原料69
• 5.3 试验仪器与实验方法69-70
• 5.4 试验结果与分析70-76
• 5.4.1 气化炉的生产能力与产气品质70-71
• 5.4.2 ER 对气化效果的影响71-74
• 5.4.3 炭床高度对气化效果的影响74-76
• 5.5 焦油测量试验76-79
• 5.5.1 焦油测量方法76-77
• 5.5.2 试验结果与讨论77-79
• 5.6 气化炉快速启动方法研究79-80
• 5.7 稳定运行注意事项80-81
• 第六章 全文总结81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-88
• 攻读硕士学位期间发表论文目录88

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

秸杆颗粒市场前景看好    张星华;

生物质能的研究进展    屈叶青;朱小顺;罗晓霞;

论我国发展生物质能产业的财税激励机制    陈雪燕;陈少婷;郑林坚;吴静芬;

关于开发生物质能的建议    路明;

生物质燃烧积灰、结渣与腐蚀特性    孙迎;王永征;栗秀娟;岳茂振;卞素芳;

浅谈生物质发电厂总图运输设计——以国电东海龙源生物质发电厂为例    熊克;牛兵;王峰;

“十二五”期间四大新能源产业应协调发展    

生物质与煤混合热解过程中H_2S的排放特性    董信光;张格睿;程世庆;

生物质和高硫劣质煤混烧灰熔融特性研究    蒲舸;谭波;

美国新能源发展概况    黄浩;张沛;

国外生物质能发展战略对我国的启示    王贤华;陈汉平;邵敬爱;杨国来;张世红;刘德昌;

流化床生物质CO_2催化气化模拟分析    张建社;郭庆杰;

生物质(秸秆)成型燃料制备技术应用与市场需求展望    周斌;雷建国;魏然;

自混合下行循环流化床生物质快速热解制燃料油    田原宇;梁鹏;盖希坤;乔英云;

生物质炉具:市场前景看好,更需政府支持    王玉琪;

可持续发展理论对生物质能源开发利用的影响研究    孙凤莲;王雅鹏;

生物质能在能源系统和农村经济中的作用及发展战略    王革华;

生物质能的开发利用与我国西部的大开发和可持续发展    王述洋;李东升;

能源节约与开发    杨平原;张勍;

在产学研结合中推进生物质能发展    罗永浩;苏毅;

开发利用生物质能势在必行    本报记者 卢家兴

重庆能源集团首建生物质能电厂    通讯员 田源

生物质能将成重点发展方向    记者 姜澎

宿州生物质能公司2号机组投产    付金山

江西首家生物质能电厂将投产    记者 姜小毛

生物质能今年投资4亿    记者 庄俊康 见习记者 何引 祁玉洁

高邮力推生物质能产业    粉琴　方天

能源紧缺催生中国生物质能发展    中国科学院院士、中国工程院院士 石元春

生物质能——开辟能源新领域    CUBN实习记者 刘安然

生物质能产业 乘风破浪会有时    致公党中央副主席 杨邦杰

湿生物质定向气化制取高浓度氢气的实验研究及理论分析    黄浩

生物质流化床燃烧粘结特性及控制研究    尚琳琳

基于组分的生物质热裂解机理研究    刘倩

神华不粘煤和胜利褐煤与生物质共液化反应研究    王志红

生物质合成气的组分调控技术及深度净化    孟凡彬

生物质常温开模致密成型研究    闫文刚

木质纤维类生物质定向热解行为研究    刘军利

生物质甲醇中直接降解制取乙酰丙酸甲酯的研究    彭林才

生物质选择性热解液化的研究    陆强

生物质在流化床气化炉内定向转化过程的模型模拟研究    周密

HPB-V型生物质成型机的改进与试验分析    牛振华

生物质与煤共热解实验研究    朱孔远

热解温度对生物质焦油裂解率影响的实验研究    贺鹏

铜渣催化热解气化生物质的实验研究    赵鲁梅

生物质料物理压缩成型参数优化研究    段宇

生物质块状燃料成型机的研究设计    何继龙

生物质能开发利用设计与环境效应的研究    刘威

生物质能资源化利用系统的初始条件及生物周期评价的研究    刘俊伟

碱金属对生物质与煤混烧PM_（10）排放特性的影响    李方勇

碱金属对生物质与煤混烧PM_（10）放特性的影响    李方勇