论文题目: 生物质气化过程中氮污染物形成机理研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 供热,供燃气,通风与空调工程
作者: 李刚
导师: 陈冠益
关键词: 生物质,气化,循环流化床,燃料氮,数学模型
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 人类进入21世纪面临着经济增长和环境保护的双重压力,由于世界能源日益紧张,因此改变能源的生产方式和消费方式利用现代技术开发生物质能已是大势所趋。生物质能源是一种理想的可再生能源。生物质能的低硫和CO2的零排放特性使生物质成为能源领域的研究热点。利用生物质替代化石能源,对改善大气酸雨环境,减少大气中二氧化碳含量从而减少“温室效应”都有极大的好处。对生物质气化过程的深入研究有利于提高我国的生物质气化转化技术水平,促进我国对生物质能资源的开发与利用,改善我国的大气及生态环境。氮污染物的释放与控制是气化技术应用推广中的问题之一,因此生物质热化学转换过程中氮污染物形成机理研究受到越来越多研究者的关注。本文基于上述目的,依托欧盟项目,对生物质能热化学转化气化工艺过程中氮污染物形成机理研究进行了深入的研究。本文针对生物质气化过程中氮污染物的形成进行了系统的实验和深入的机理研究。在马德里大学自制的模拟工业化的小型鼓泡流化床上组织了一系列气化基础实验。在流化床送料量为5kg/h时,研究了多个气化操作参数(如温度、空气当量比等)对气化炉出口氮污染物的前驱物(NH3)浓度的影响。本文重点建立了循环流化床生物质气化过程模型,用于预测燃料氮元素(FBN)的迁移。这个模型考虑了18个化学反应和8种物质(碳、氢气、一氧化碳、水、二氧化碳、甲烷、氨气和一氧化氮),其中九个反应涉及到燃料氮。气化过程假定包含一个最初瞬间的高温分解步骤,紧接着是部分燃烧和焦炭气化。模型假定氧在主要含氮物从高温分解过程释放之前没参加反应。模型意味着在高温分解过程中FBN转化成了一定比例的气体、焦油和焦炭体,其比例是由生物质的种类、反应温度和加热速率决定的。模型中氨是主要含氮污染物,因为一氧化氮与之相比浓度很低。模型得出来的结果与文献中预测结果一致,也与马德里大学获得的实验数据进行了比较,吻合较好。结果表明高反应温度可以降低氨气的释放量,氧气的浓度及其与氨气的接触是影响氨气生成和分解的主要因素。此外,在合适温度下对NH3具有选择性催化氧化作用的催化剂也是一个重要影响因素。生物质循环流化床气化过程中燃料氮迁移的全局反应动力学数学模型的建立,为以后控制生物质气化发电过程中氮污染物的排放提供了依据,并为生物质气化发电技术的工程应用提供了理论基础。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 生物质能的能源地位
1.2 生物质能利用概述
1.2.1 国外生物质能开发利用概况
1.2.2 国内生物质能开发利用现状
1.2.3 开发生物质能对中国的重要意义
1.3 生物质能的转化技术
1.3.1 生物质固化
1.3.2 生物质的生物转化技术
1.3.3 直接燃烧（氧化）
1.3.4 生物质热解
1.3.5 生物质液化
1.3.6 生物质气化
1.4 生物质气化技术
1.4.1 固定床气化炉技术
1.4.2 流化床气化炉技术
1.5 本文研究内容
第二章 气化过程中氮污染物形成机理的研究简述
2.1 氮污染物的形成和危害
2.1.1 氮循环
2.1.2 氮污染物的形成
2.1.3 氮污染物的危害
2.2 生物质及其它燃料中氮元素的分布
2.3 氮污染物形成机理与研究
第三章 生物质气化过程中氮污染物形成数学模型的建立
3.1 数学模型的理论建立
3.1.1 燃料氮迁移的机理
3.1.2 模型建立的初始条件
3.1.3 模型假设
3.2 数学模型的建立
3.2.1 高温分解
3.2.2 气化
第四章 生物质气化过程中氮污染物形成数学模型的解析
4.1 数学模型的解析方法
4.2 数学模型的解析结果
4.3 数学模型的验证
第五章 循环流化床气化装置的设计与试验
5.1 循环流化床气化装置
5.1.1 实验系统
5.1.2 实验分析仪器
5.1.3 实验原料
5.2 实验测试方法
5.3 实验结果与模型计算结果比较
第六章 全文总结
6.1 研究结论
6.2 论文创新点
6.3 进一步工作的建议
参考文献
发表论文和科研情况说明
附录
致谢
发布时间: 2007-04-17
参考文献
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