铁基催化剂对生物质高温蒸汽气化影响的实验研究

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1、分类号：TK6密级：公开UDC：学校代码：10127硕士学位论文论文题目：铁基催化剂对生物质高温蒸汽气化影响的实验研究英文题目：ExperimentalStudyontheInfluenceofIron-basedCatalystforHighTemperatureSteamGasificationofBiomass学位类别：工程硕士研究生姓名：栾艳春学号：2013022361学科(领域)名称：动力工程指导教师：陈义胜职称：教授协助指导教师：庞赟佶职称：讲师2015年6月9日内蒙古科技大学硕士学位论文摘要时下，如何使环

2、境和能源和谐发展已经越来越受到人们的关注，以氢能为主的绿色能源成为了一种最佳的能源形式。与当下的能源形式相比，石油和天然气的价格以日剧增，以燃烧煤炭为主的电力行业面临着环境压力，效率较高的核能则存在着极大地安全风险。加之这些化石燃料都属于非清洁能源，它们在燃烧过程中都会释放大量的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等温室气体，这些都是造成环境污染和全球变暖的主要凶手。生物质能属于可再生能源的一种，在使用过程中不会产生有害物质和低温室气体排放，这类能源是继三大化石能源之后的清洁能源，其如何清洁高效的开发使用逐渐得到重视。氢能作为

3、清洁能源，近些年开发与利用生物质能在各个大国之间如雨后春笋般出现，并投入大量的人力、财力和资源开展研究工作。氢在燃烧时产物是水，不会产生温室类气体和污染性气体，这种特性其他能源相比，热效率高，能量密度高，输送成本低等优点，是现有能源燃料中最适合用于工业和生活中的理想清洁燃料。使用生物质气化制取富氢气体正是生产氢能的有效方法。公认的生物质气化限制性环节是反应温度和焦油产生问题。通过实验手段得出，当气化温度达到900℃-1000℃时，焦油类大分子物质裂解率达到了90％左右。但是随之而来的是较高的电力消耗，所使用的电能高于产

4、出的生物质能。如果降低电能的消耗势必会降低气化温度，所带来的结果就是焦油量的增加，焦油的产生使生物质气化效率大幅降低，制约气化技术广泛应用。要使气化效率高且气化温度降低，添加催化剂有重要意义,催化剂能完美的解决这个问题。对于生物质气化催化剂材料要选用催化活性较强且廉价易得的材料，铁矿石在天然矿石类催化剂中有着廉价易得，且具有良好的催化活性的优势，对其的研究也变得越来越多。本文主要考察铁矿石作为催化剂时温度、添加比例等因素对气化的影响规律，通过实验总结出一套高效、清洁的气化工况。本论文的研究工作分为以下五部分：第一，进行

5、实验用物料和铁矿石的化学分析。第二，进行实验平台的搭建，对气化炉体进行了设计和选型，选用高温水蒸汽作为气化剂和热载体。第三，设计了一套高温蒸汽加热系统，蒸汽加热温度最高可达1000℃保证了气化温度。第四，设计了气样采集系统，保证了测试气I内蒙古科技大学硕士学位论文样的数据准确度。第五，进行了不同温度、不同催化剂添加量及无催化剂对比试验。通过实验数据分析得出：在添加15%铁矿粉、气化温度850℃、蒸汽流量0.89kg/h条件下1.5kg物料的气体产量达到了970L、氢气含率为最高58.28%。关键词：生物质气化；催化剂；

6、下吸式；高温蒸汽II内蒙古科技大学硕士学位论文AbstractAspeoplepaymoreandmoreattentiontotheproblemsofenvironmentandenergy,cleanenergyfirstbecameacompetitiveenergyform.Nowourusingenergywasmainlycoal,oilandnaturalgas,andoilandnaturalgas’spricesnotonlycontinuedtorise,butthepricesystemisal

7、soveryfragile,aswellasusingcoal’swayfacedenvironmentalpressure,usednuclearenergyalsohadsecurityrisks.Secondly,coal,oilandnaturalgaswerenotcleanenergy.Whentheyburnedalotofpollutants,suchascarbondioxide,sulfurdioxideandnitrogenoxides,werereleased,togiverisetoenvir

8、onmentalpollution.Biomassandotherrenewableenergywhichbelongstothecleanenergydidnotemissionharmfulsubstances,andbiomasswasthefourthlargeenergysourcefollowingoil,coalan