生物质流化床气化制氢大型试验系统设计与运行

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1、⑨天洋又謦硕士学位论文__田啊啊啪一哺哪lⅢI学科专业：热能工程作者姓名：高文学指导教师：陈冠益教授天津大学研究生院2006年6月摘要氢是一种清洁能源，它利用后产生的最终产物是水。目前，主要的制氢途径有：电解水制氢，矿物燃料制氢，生物质制氨，其他含氢物质制氢，各种化工过程氢气副产物的回收等几种。由于矿物燃料的储量有限，开采难度和危险性增加，且开采利用过程中伴随着严重的污染问题，作为在应用性质上可与矿物燃料完全互为替代的唯一一种可再生清洁能源，生物质能因此受到特别的关注。我国生物质资源丰富，生物质制氢具有稳定的资源、制氢技术工艺简单、成本较低、能实现c0：零

2、排放等一系列优点，将成为未来氢能源的主要生产手段之一。生物质气化制氢一般采用循环流化床或鼓泡流化床作为气化反应器，催化剂为镍基催化剂或较为便宜的白云石／石灰石等。本课题在分析各种可能的制氢途径基础上，归纳总结了生物质制氢的各种技术并进行了讨论，同时介绍了制氢常用的催化剂。通过对比分析，指出由生物质催化热解一气化进行富氨气体制取是很有发展前景的一种制氢方法。在此基础上，进行了翔实的理论计算和模拟推导及试验系统设计优化，确定了生物质流化床两级制氢综合试验系统的流程和冷、热态试验的方案，并完成了流化床大型试验系统的设计、建造、冷态调试与测试、热态试运行及热态初步

3、试验。该试验系统包括：空气与蒸汽供给系统、循环流化床气化炉、催化重整反应器、冷却与换热系统、数据自动采集和计算机自动控制系统等。形成了完整的流化床制氢试验体系，为课题后续的研究建立了很好的平台。在冷态试验和热态试验中，针对不同粒径和不同静止床高的试验床料，进行了一系列试验，得出各种主要运行参数(如临界流化速度、布风板阻力、床料阻力等)及相关曲线，这些数据参数和关联曲线对实际的热态制氢试验的运行具有重要指导意义。初步的热态制氢试验表明，设计建造的生物质流化床两级制氢综合试验系统可以达到设计目的，并且气化制氢效率和产率比较理想。关键词：生物质，富氢气体，催化剂

4、，热化学转化，流化床气化摘要Hydrogenisacleanandefficientenergycarderandisexpectedtoplayanimportantroleinfutureenergyshare．111etechnologyfurhydrogenproductionatthisstagemainlyincludes：electrolysisofwater,conversionofmineralfuels，conversionofbiomass，transformationofotherhydrogen-containingmatedal

5、s，andrecoveryofby-producthydrogenreleasedbychemical—processingindustries．Biomassisarenewableandcarbon-neutralresource，andalSOabundantandcheapintheworldparticularlyinChina，thereforeusingbiomasstoproducehydrogenisforeseenasaveryprormsmgway．nlethesissummarizesallteehnicalsolutionsfur

6、theproductionoflaydrogenandafterwardsillustratesthecompadsonofthosetechnicalSolutionsintermsofoperation,COst,maturityoftec2mology,andprocesscontr01．mfoellsisonthermo．chemicalconversionofbiomassintohydrogen，specializinginconceptsofdifferenttechnical0ptions．useofdifferentcatalyst,an

7、dtechnicaladvantages／disadvantagesofthoseoptions．Inaddition，thefactorswhichhavetheimpactonhydrogenyieldsandconcentrationsarediscussed．ThispartofWOrkleadstoaconelusionthatthefastpyrolysisofbiomassusingfluidisedbedreactortoproduceintermediates(bio—oils)followedbythecatalyticsteamref

8、ormingprocessisrecommendedasaprom