CaO对松木锯末水蒸气气化过程的影响-论文.pdf

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1、第32卷第9期可再生能Vo1．32No．92014年9月RenewableEnergyResourcesSept．2014CaO对松木锯末水蒸气气化过程的影响雷彩虹，张乐观，蔡海燕(1．杭州科技职业技术学院，浙江杭州311402；2．华中科技大学环境科学与工程学院，湖北武汉430074)摘要：采用CaO在生物质气化过程中通过吸收CO：促进产氢的方法，对生物质松木锯末进行水蒸气气化实验研究。分析了CaO、水蒸气、温度和停留时间对产气组分的影响。实验结果表明：添加CaO能显著提高产氢量。当Ca／B<0．5时，产氢量随着Ca／B的增加而显著增加，当Ca／B>0．5后

2、，产氢量略微下降。添加CaO后促进了水煤气反应的进行。当温度高于800℃时，添加CaO后，生物质气化挥发分释放阶段与半焦气化阶段出现了重叠，半焦气化反应提前发生。随着温度和停留时间的延长，H：浓度逐渐升高，且在较长时间内维持在较高的浓度。关键词：生物质；CaO；水蒸气气化中图分类号：TK6：TQ546文献标志码：A文章编号：1671—5292(2014)09—1391—040引言表1样品的元素及工业分析Table1Ultimateanalysisandproximateanalysisof生物质热转化技术制取富氢燃气是一种先进thesample的生物质能转换方

3、式，对于能源的可持续利用和元素分析／％工业分析／％高热值环境保护具有重要意义。为了提高产气效率，一些CHONSMVFCAMJ／kg碱金属碳酸盐【1]，过渡金属如Ni，Cot2~，嘲及天然矿46．365．7545．282．26o．359．1863．2315．77l1．82l7．3l石如石灰石、白云石等作为催化剂应用到生物1．2实验装置与方法质热转化技术中。虽然Ni。Co等催化剂效率高，但实验所用装置为实验室自制的固定床生物质价格贵、极易失去活性和中毒。Lin等提出一种通气化反应装置．主要由载气系统、进料装置、载料过吸收CO：促进产氢的制氢思路，以煤、石油气瓷舟、

4、石英管反应器、加热装置、温控装置、冷凝装化制氢为对象进行研究并取得较好的效置和气体收集装置等组成。石英管反应器长85果_5l'同。米铁[7]以谷壳气化发电产生焦油为研究对cm，内径45．8rnlTl。装置示意图如图1所示。象发现．CaO作为焦油裂解催化剂可使焦油裂解，i956—L——=—率明显提高。潘春鹏【81采用TG—FTIR联用技术，添⋯1j／气袋加CaO能显著减少焦油含量，添加比例越大催化Jl茴7———裂解效果越好。本文采用CaO在生物质气化过程图1实验装置示意图中通过吸收CO促进产氢的方法，对松木锯末进Fig．1Schematicdiagramofex

5、perimentalapparatus行水蒸气气化实验，对其产生的主要气体组分进l一温控柜；2一氮e瓶；3一水蒸气发生器；4一流量计；5一推料棒；行了研究6一热电偶；7一电炉；8一瓷舟；9一催化剂；10一石英管反应器；11-冷1实验部分凝管；12一焦油收集装置；13一净化器；14一流量计；15一水封瓶1．1实验材料实验操作方法：称取一定质量原料置于瓷舟实验所用原料为松木锯末。样品在阳光下自内，将瓷舟置于反应管进口处常温区：待检查装置然晾晒57d，破碎处理并过筛后，选用粒径小于气密性完好之后，吹入15～20rain、纯度为99．9％0．075mm的粉体作为实验原

6、料。锯末样品的元的氮气以完全取代反应管内的空气，维持管内缺素及工业分析见表1，其中，M为收到基水分；V，氧环境：通过温度控制电柜设定指定温度并加热A和FC分别表示干燥基的挥发分、灰分和固定升温，待升温完成后保温10rain以保证炉膛温度碳分布相对稳定，再将载料瓷舟推至管内恒温段开收稿日期：2013—09—05。作者简介：雷彩虹(1972一)，女，陕西渭南人，副教授，硕士，主要从事环境工程方面的研究工作。E—mail：lch@mail．hzrtvu．edu．en·1391·可再生能源始热解反应，收集产生的气体并测定成分。1-3分析方法样品的元素分析及工业分析采用

7、CHNS／O∞∞们如∞manalyzer(VarioMicrocube，Elementar)，其中氧元素的含量为差减法计算得到。气体成分分析采用GC9800T型气相色谱(TCD检测器)，TDX一01型色谱柱用于分析H2，CH，CO和CO：，5A，pora—pakQ型色谱柱用于分析CH和CH。实验中氦气作为载气。2结果与讨论温度／2．1CaO添加量对产气组分的影响图3温度对气体成分的影响Fig．3Effectoftemperatureongascomposition设定气化温度为800℃，水蒸气与生物质的比值(S／B)为1．33，停留时间为15rain，CaO与

8、生从图3可以看出。当温度从700℃逐渐