气流床气化动力学模型的建立

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1、气流床气化动力学模型的建立IdowuAdeyemi，ISAMjanajrehwaste-2-energy实验室，机械工程，马斯达尔科技学院（MI），阿布扎比，阿拉伯联合酋长国在这项研究中，气流床气化炉（EFG）肯塔基煤和木材废料已被研究用于基于AspenPlus详细的动力学模型和实验诊断。实验在空气吹大气压落管实验装置炉中进行了调查。得到验证开发方面在不同当量比的出口的AspenPlus模型。此外，对扫描电子显微镜（扫描电镜）碳的图像进行了观察，沿气化炉，以确定的行为的原料进行气化和选择合适的炭气化模型。

2、该模型考虑了通过水分释放、挥发分燃烧和气化的被动加热。它使调查气化过程和运行的敏感性研究变得切实可行，像电流平衡和高保真偶合化学热流量模型是不充分的或更多的复杂性去使用。该模型较合理地在这项工作中获得的实验数据被用来进行敏感性研究。在直径和高度尺寸的增加导致CO和H2的摩尔分数在气化炉内的长度增加，而CO2和H2O呈现一个相反的趋势。它还观察到，和煤的基线相比，合成气的生物质废弃物的摩尔分数较低，这是由于其比煤的废物生物量有较高的氧含量（43.62%）和较低的碳含量（49.41%）。1简介数百万吨的固体生

3、物质废弃物每年对我们的地球产生持续的严重的环境和生态的威胁。2009，根据废物管理阿布扎比中心估计，阿布扎比酋长国，阿拉伯联合酋长国的总固体废物，是5756千吨。由于建筑热潮在迪拜发生，因此建设部门贡献了61%的总废弃物。在当前人口增长、发展和产业化的趋势下，这一趋势往往会加剧。然而，大多数这些建筑废料的木材，结束在了垃圾填埋场，对环境造成严重的破坏。这种废弃物和其他垃圾一样，如果隔离并妥善处理可以气化而产生高经济价值的合成气，从而解决废物管理、碳排放的问题，促进酋长可再生能源的命令（7%，2020）。虽

4、然有一些基于平衡的气流床气化AspenPlus模型，但在文献中详细的基于动力学的AspenPlus模型的开发却非常少。这些模型有一部分包括文和川开发的与二氧化碳，氧气和氢气反应的焦炭反应速率表达式的一步热解模型和气态平衡的全球速率的工作。此外，葛伟德和伊朗用了一个类似的模型，他们把来自德士古夹带不同饲料的三维中试装置（煤液化残渣和水煤浆）的实验数据和他们的结果相比较。在CSIRO的另一项研究中，Gartner等开发了一种AspenPlus模拟的基于动力学的气流床气化模型，为在吹气加压气流床反应器（PEFR

5、）使用产品分布数据机的三元混合燃料气化模拟（干燥褐煤提取残渣和焦炭）。他们的研究是随着三澳大利亚煤的气化，阳离子的研究验证crc252，crc274，和crc299。李等也研究了利用AspenPlus模拟在气流床气化炉的工作台不同燃烧器类型和氧气供给角度对燃烧器的气体组成、碳转化率和气化炉温度的影响。他们用来自韩国电子动力公司研究所气化炉的氧气吹气一吨每天的实验数据证明了他们模型。除了这些少数的研究，利用AspenPlus模拟气流床气化的动力学模型没有其他作品。本研究旨在探讨木材废弃物的气流床气化模型和实

6、验诊断，同时使用肯塔基煤炭作为基准。实验是基于在马斯达尔研究所的waste-2-energy实验室开发的落管实验装置。发达的AspenPlus模型在焦炭气化方面利用收缩未反应芯模型。此外，该模型包括水分释放，热解、挥发分燃烧。气化炉直径、高度等参数的影响，关于气体成分的燃料类型和气化分类指标（效率和转换）也进行了研究。2原料特性从阿布扎比的生活垃圾处理设施收集的肯塔基煤炭和木材废料使用三种常规分析方法表征：近似法，元素法和弹式量热法。近似分析法是利用DSC/TGAQ600热分析仪进行热分析；最终再利用FL

7、ASH2000CHNOS分析仪进行分析；并且用Parr6100弹式量热计进行热值的测定。收集样品并搅拌至0.1毫米网孔尺寸以确保混合均匀，然后根据每一个实验的需要进行装盘。每个测试重复五次，以统计学形式接受的数据测量（见表1）。肯塔基煤是从河贸易公司获得的烟煤型，木材废料是在阿布扎比垃圾填埋场收集的普通酚醛膜建筑模板。原料适合气化水分和灰分含量的分数均小于10%，如表1所示。3实验研究在马斯达尔研究所的waste-2-energy实验室设计的大气下降管式反应器（DTR）是由一个绝缘不锈钢矩形炉和封装有缺口

8、合金管的耐火墙内的加热模块组成的。它可以达到1400K的壁温、调节和控制氮和氧流量。气化过程实际上是发生在氧化剂和氮气供应系统被注入气流床的原料中并且当原料通过粒子喷射系统时。它为气体分析、中心线和炉壁温度的检测配备了诊断工具。实验装置及其示意图，如图1所示。炉和下降管反应器的规格如表2所示。3.1样品制备因为气流床气化要求极细微粒（通常小于100微米），肯塔基煤和木材废料粉碎、使用RetchZM200过筛离心磨到要求尺寸。煤