生物质与煤共气化机理试验研究

论文摘要

生物质是一种可再生、环境友好型能源资源,其利用过程中可实现二氧化碳的零排放。生物质气化技术是生物质能利用的主要技术,在生物质气化技术研究的基础上,本文提出了生物质与煤的共气化技术,并进行了相关试验研究。本文对生物质气化技术进行了详细的阐述,结合已有的煤气化技术基础,开展生物质与煤的共气化技术的研究,通过前期中试试验发现生物质与煤共气化具有下列优点:①煤在料层中既是发热体又是热载体,在流化床中可替代惰性粒子,使流化床运行稳定。②易于建立高温的炭料层。在水蒸汽气化剂的作用下,可加速生物质焦油的热裂解。③可提高燃气的热值和碳的转化率。针对以上试验结果,对生物质与煤共气化机理进行试验研究,主要工作包括以下几个方面:开展生物质与煤双组分物料流化床冷态试验研究,利用3种不同生物质物料(玉米芯、木屑和稻壳)分别与流化床炉渣和河砂以不同质量分数配比形成双组分物料,在流化床冷态试验台上对其流化特性作了较为系统的试验研究,试验发现单一生物质不能很好流化,添加少量流化床炉渣和河砂作为惰性粒子可明显改善其流化特性,惰性粒子加入量至少为混合物料质量的20%;以冷态试验数据为基础,由计算单一组分颗粒最小流化速度的Ergun方程,结合试验结果,经理论推导、统计回归,得出针对不同混合物料的双组分颗粒混合最小流化速度的经验公式,其误差基本在10%以内;针对生物质与煤流化床共气化过程中煤与生物质的两种不同成灰因素,开展生物质与煤双组分混合物料的灰熔融性试验和混合灰样的X射线衍射(XRD)试验,试验发现两种配比方式下其不同质量比例混合后的灰的各项熔融特征温度及灰成分组成都介于煤灰与生物质灰各项熔融特征温度和灰成分组成之间。两种配比方式下随着煤灰或煤质量分数的不断加大,混合物料的灰的各项熔融特征温度及灰组成成分含量均逐渐接近煤灰;最后参照传统煤的结渣特性判别准则对煤与生物质双组分混合物料的结渣特性进行模糊综合判别分析。本文的研究工作为今后生物质与煤共气化技术提供了一定的依据和参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 生物质资源概述
• 1.2 能源开发利用的意义
• 1.3 生物质能源开发技术与现状
• 1.3.1 生物质能源转化和利用技术
• 1.3.2 国外生物质能源利用现状
• 1.3.3 国内生物质能源利用现状
• 1.3.4 我国生物质能产业化发展方向
• 1.3.5 江苏大学生物质能研究所取得的进展
• 1.4 本课题的研究内容与意义
• 第二章 生物质气化基本原理
• 2.1 生物质的燃烧
• 2.1.1 生物质的燃烧特性
• 2.1.2 生物质的燃烧
• 2.2 气化基本原理
• 2.3 气化技术分类
• 2.4 生物质气化技术的应用
• 2.5 本章小结
• 第三章 生物质气化设备及生物质与煤流化床共气化
• 3.1 概述
• 3.2 固定床气化炉
• 3.3 流化床气化炉
• 3.4 气流床气化炉
• 3.5 固定床与流化床气化炉的比较
• 3.6 生物质与煤流化床共气化
• 3.6.1 生物质流化床气化炉
• 3.6.2 生物质流化床水煤气炉
• 3.7 本章小结
• 第四章 双组分物料冷态试验分析
• 4.1 引言
• 4.2 理论分析
• 4.3 试验部分
• 4.3.1 试验装置
• 4.3.2 试验原料
• 4.3.3 试验过程
• 4.4 试验结果与分析
• 4.4.1 单组分物料流化特性
• 4.4.2 双组分物料流化特性
• 4.4.3 实测最小流化速度
• 4.4.4 最小流化速度预测分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 双组分物料灰特性试验分析
• 5.1 背景
• 5.2 试验部分
• 5.2.1 试验物料
• 5.2.2 双组分物料灰熔融性试验
• 5.2.3 X射线衍射（XRD）试验
• 5.3 试验结果与分析
• 5.3.1 双组分物料灰熔融特性分析
• 5.3.2 X射线衍射（XRD）试验分析
• 5.3.3 双组分物料灰中矿物组成对灰熔融温度的影响
• 5.3.4 双组分物料结渣特性分析
• 5.3.5 双组分物料结渣指标的模糊综合评判
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文和参加的学术会议