基于双流化床的生物油重质组分化学链制氢试验研究

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1、万方数据ExperimentalStudyofChemicalLoopingHydrogenProductionusingtheHeavyFractionofBio．oilasFuelinaDualFluidizedBedReactorADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYHuangZhichengSupervisedbyProf．XiaoRuiKeyLabora

2、toryofEnergyThermalConversionandControlofMinistryofEducationSchoolofEnergy&EnvironmenmlSoutheastUniversityApril，2014万方数据JIIIIIIIIIIIIIIfY2707881东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南

3、大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：垂圭蒸日期：竺±笠!]i窆东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办

4、理。研究生签名：毯兰美导师签名：万方数据摘要随着人类社会的进步，能源危机与环境污染日益严重，氢能作为一种高效清洁的能源，具有无污染、可储存、燃烧热值高等特点，被认为是最具潜力的能源载体之一。目前全世界96％的氢能通过化石能源获得，随着化石燃料的日益短缺以及其对环境的严重污染，探索如何利用可再生能源获得氢能具有重要的意义。本文基于小型双流化床化学链制氢反应装置，研究了反应器内的气固流动特性规律，并分别以热解不冷凝气与生物油重质组分为燃料，研究了各种因素对化学链法制氢过程的影响。在小型双流化床冷态试

5、验装置上，采用铁矿石颗粒作为床料，研究了颗粒粒径、床料量、反应器流化风与密封阀风速对颗粒循环速率与窜气的影响。试验结果表明：粒径在o．20一o．45mm范围内的颗粒具有较大的颗粒循环速率并且其流动性较为稳定：提高床料量可以显著提高颗粒循环速率，同时降低反应器间的窜气现象；燃料反应器Ul肌f小于60时，颗粒流动较为稳定，并且循环速率随着UI，Lk增加而提高，U1肌f为60时颗粒循环速率达到最大值31．8kg／m2．s，但是窜气率也随Ul肌f增加而提高；制氢反应器U抓JftLf小于2．5时，内部流动

6、较为稳定，且对流动的影响较小；流动密封阀松动风和流化风的增加有助于提高颗粒的循环速率，但是风速过大时会造成斜管内部流动的不稳定。在小型双流化床热态试验装置上，采用MAC铁矿石作为载氧体，进行了热解不冷凝气化学链制氢试验研究。试验结果表明：燃料反应器流化风较小时，虽然颗粒循环速率相对较小，但是气体停留时间较长，增强了载氧体的还原反应程度及其产氢能力；燃料反应器温度升高可以提高还原反应C02的平衡浓度以及制氢反应H2的纯度，950℃达到最佳，H2纯度为93．5％，而温度升高至1000"C时载氧体的烧

7、结熔融现象加重，导致反应性下降；还原性气体流量的提高可以显著提高H2的产量，但是由于窜气现象造成了H2纯度下降；随着混合气体中CO／C02比例的增加，}12的产量与其浓度均有所提高：表征分析与试验结果相吻合。以生物油重质组分为燃料进行了化学链制氢的热态试验研究。试验结果表明：燃料反应器温度低于950"C时，温度升高可以提高生物油的碳转化率和载氧体反应活性，使燃料反应器出口C02浓度升高，同时砘产量与纯度均提高，950。C为最佳温度，Hz纯度达N83．6％，温度升至1000"C时载氧体反应活性降低

8、；生物油质量流量过大时，容易在进口处造成结焦现象，降低了燃料的利用效率，其反应结果相对较差；表征分析与试验结果相吻合。关键词：化学链制氢；双流化床；流动特性；热解不冷凝气：生物油重质组分万方数据AbstractWiththedevelopmentofsociety，thecrisisofenergyandenvironmentalpollutionisbecomingmoreserious．Hydrogen．asahighlyefficientcleanenergy谢t11thevirtueof