探索生物质流化床解耦气化研究

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1、授予单位代码10459学号或申请号200612023081702003级士郑学州位大论学硕文生物质流化床解祸气化研究院系名称:化工与能源学院学科门类:工学专业名称:化学工艺作者姓今”“一乍社悯卜，曰，:n胡景辉，甘盯自计J入nU导师姓名、蒋登高教授许光文研究员年6月3日ThesisfortheDegreeofMasterofEngineeringZhengzhouUniversityResearchonDecouPlingGasificationofBiomassinFluidizedBedMajor:ChemiealTeehnolog

2、yCandidate:HuJinghuiSuPervisor:ProfessorJiangDenggaoProfessorXuGuangwenCollegeofChemiealEngineeringZhengzhouUlliversityJun.2009郑州大学硕:l:学位论文中文摘要诬石摘3(作为CO:“零排放”的可再生资源的典型代表，生物质的有效利用对实现环境和社会的可持续发展具有重要的战略意义。生物质气化代表祸合燃料干燥/热解、半焦气化、焦油/碳氢化合物改质和燃烧等物理与化学反应的复合体。通过解除燃料干燥/热解与上述其它反应之间藕合

3、的解祸气化技术，并使热解气体混合物通过半焦填充层，可以实现气化的低焦油化和高效率化。基于此思想，设计了一种新型生物质解藕流化床气化反应装置(U一shapeFluidizedBed，uFB)。本文旨在通过实验研究阐明uFB的流体动力学特性，并以酒糟为燃料，在微型固定床上下两段反应装置上模拟研究了UFB所具有的燃料干燥/热解与上述其它反应过程分离的解祸气化特性，并与传统祸合气化对比分析，揭示了解藕气化在降低焦油产率、提高气化效率等方面所具有的独特优势。主要研究内容及结论如下:1.利用优化的冷态UFB实验装置，在改变流化气量和床内持料量等实验条

4、件下，通过测量流化状态下床内各测压点处的压力分析石英砂在床内的流化特性，结果发现倾斜多孔板两侧压力保持在1kPa左右，能保证床内石英砂的均匀流化。在连续进料的条件下，采用示踪颗粒法分析了颗粒在床内的流化轨迹及纵横方向上的混合特性规律，结果表明颗粒在床内的混合接近全混流，颗粒在床内的平均停留时间为3225。2.利用微型固定床上下两段反应器，以酒糟为气化燃料，模拟UFB内的反应过程，对比分析了在不同燃料含水量、气化温度及气化剂中氧含量等实验条件下解祸气化与传统祸合气化在焦油产率、碳转化率及气化效率等参数的差异。结果表明:①在解祸气化热解温度5

5、50℃、气化温度800℃，祸合气化温度800℃，燃料含水量40wt.%和气化剂中氧含量4vol.%的实验条件下，相对于传统的祸合气化，解祸气化焦油产率降低了35.3%，气化效率和产气率分别提高4.0%和20%，但生成气热值出现了稍微的下降。②酒糟在600℃热解时的焦油产率最大，进一步升高热解温度将促使焦油夕郑州人学硕卜学位论文中文摘要的二次裂解反应;反应器下段气化温度的升高，有利于提高产气率和减少焦油的生成。气化剂中氧含量的增加，可缩短气化反应时间，促进碳的转化，提高产气率，但可燃气热值却有较大幅度的降低。③由于解藕气化技术中半焦的催化作

6、用及有效利用燃料干燥/热解产生的水蒸汽作为气化反应剂，因此变化燃料含水量(40*60wt.%)、气化反应温度(800*900℃)、气化剂中氧含量(4*6vol.%)，都使解祸气化比藕合气化显示了更强的抑制焦油生成的能力，减少的焦油量相应引起气化气中HZ、CO浓度的升高或C转化率的提升。通过与石灰石、石英砂的催化裂解焦油能力对比，表明了生物质半焦在催化裂解焦油的能力方面具有明显的优势，并可有效调节气化气成分。关键词:流化床;生物质;解藕气化;半焦催化;焦油重整郑州大学硕}一学位论文英文摘要ABSTRACTAsarenewableandear

7、bondioxideneutralenergysource，theeffectiveutilizationofbiomass15ofgreatsignifieaneetosustainabledeveloPmentoftheenvironmentandresourees.Biomassgasifieation15aetuallyaeomPlexnetworkofseriesofsub一Proeessesincludingdrying/Pyrolysis，gasifieation，reforming，eombustionand50on.Th

8、edecouPlinggasifieation，whiehseParatesbiomassdryin留Pyrolysisftomotherreaetions，andeonduetsthePyr