【摘 要】
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化石燃料的过度消耗及其对全球的负面影响导致人们对生物质能的兴趣日益浓厚。气化是一种很有吸引力的清洁能源热化学转化的途径,但在生物质气化过程中,焦油成为制约气化效率
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化石燃料的过度消耗及其对全球的负面影响导致人们对生物质能的兴趣日益浓厚。气化是一种很有吸引力的清洁能源热化学转化的途径,但在生物质气化过程中,焦油成为制约气化效率的因素之一。焦油在常温下是一种粘稠状液体,除了污染和腐蚀工艺设备,它的形成浪费了生物质气化有效能量的5-15%。降低气化焦油含量,对提高气化效率、延长设备寿命有着积极作用。因此,本文详细研究了不同操作参数对玉米秸秆内循环流化床气化过程中焦油含量的变化及成分的转移机理。首先,以某电厂实际气化炉为原型,设计搭建了内循环流化床气化炉试验台,对风机,给料机、布风板、炉膛等进行设计计算。之后对试验台进行冷态实验及热态运行调试工作,在此过程中,分别对布风板阻力特性、床层高度、给料速率等进行实验,并进行点火与热态运行。经过反复操作,掌握试验台的运行性能,确定该试验台已完全具备生物质气化试验条件。本实验以压缩成型的玉米秸秆颗粒为原料,研究不同操作参数对生物质气化产物的影响。实验结果表明:当床料为煤灰渣,空气做气化剂时,随着温度的升高,CO2、CH4的含量逐渐降低,而H2、CO的含量则出现上升趋势。当床料中白云石的掺混比例增加时,气化反应增强,H2、CO含量均有明显提高,CO2、CH4含量略有降低。当空气一水蒸汽作气化剂,温度维持在700℃时,随着水蒸汽的逐渐增加,CO2、H2的含量逐渐增加,CO、CH4的含量逐渐降低。焦油采用GC-MS进行分析,并对结果进行讨论。实验结果表明:随着温度的升高,焦油含量从700℃时的6.2gNm3降低到900℃时的2.02 g/Nm3,一类和三类焦油所占比例降低,四类和五类焦油比例升高,苯、茚等焦油化合物的浓度升高,甲苯、苯酚、甲基萘的浓度降低。随着当量比由0.21提高到0.34,焦油含量降低,一、二和三类焦油比例降低,多环芳烃比例增加,茚和菲的浓度分别从0.148%和0.087%提高到0.232%和0.223%,苯酚含量则出现先增加后降低的趋势。此外,随着水蒸汽的逐渐添加,焦油含量降低至2.86 g/Nm3,各焦油类别也表现出不同的变化规律,苊、芴等焦油化合物的浓度增加,甲基萘的浓度减小,但减小的不明显。催化剂也在焦油还原中发挥了重要作用。本文对生物质气化焦油进行了针对性的研究,总结出气化焦油的生成规律,并提出控制焦油生成、提高气化效率的操作条件,为生物质气化耦合燃煤发电提供了理论基础。
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