论文摘要
随着化石燃料资源的日益减少以及化石燃料燃烧对环境造成的污染日趋严重,寻找可再生能源被提到了一定的日程。生物质能是可再生能源重要的组成部分,资源十分丰富,是取之不竭的可再生能源。其合理、高效开发利用,对解决人类的能源危机和改善人们生存环境起着十分积极作用。中国作为农业大国,具有丰富的农作物秸秆生物质资源,每年秸秆量超过8亿吨,由于没有合理处理,造成很大的资源浪费以及环保问题,因此对秸秆资源加以利用对于缓解我国能源紧缺的状况,缓解环境压力具有重要的意义。本文从秸秆原料热化学特性和原料燃烧动力学研究出发,以玉米秸秆、小麦秸秆为研究对象,建立秸秆燃烧动力学模型并确定相关参数,从而能够动态地描述固体燃料燃烧全过程的失重情况及燃烧特征参数的变化规律。并研究了秸秆种类、升温速率、空气供给量、燃料质量、密度等对秸秆燃烧动力学特性及燃料燃烧速度的影响。气化是秸秆能源化利用的一条有效新途径,由于作物秸秆原料灰分高、固定碳含量低、产气率低、气化和燃气净化比较困难。燃气热值低、焦油含量高,成为制约秸秆气化技术发展的决定性因素。譬如焦油含量能占气化气总能量的5%～15%,焦油具有强烈的腐蚀特性,会造成设备、管道的腐蚀;如果焦油直接排放,这部分能量就被白白地浪费掉了,造成环境的污染。本文着手于秸秆气化原理、秸秆气化设备、影响秸秆气化因素等几个方面进行分析。通过温度、催化剂、气压、空气当量及气化设备等诸因素对焦油含量的影响的分析,从而找到一种对气化过程中焦油进行适当处理的途径,以促进秸秆气化技术的发展进程,取得良好的经济效益和社会效益。以玉米秸秆压块为气化燃料,研究碱金属等化学元素、含水率、灰分粒度、压块成型尺寸、成型密度特性对气化过程、气化产率、燃气质量的影响。根据燃烧动力学、传热学等原理、气化炉的气化性能指标为衡量标准,对气化设备核心部件及净化系统进行研究与设计。增设内胆外侧环形气道及均布喷嘴,实现气化剂的预热和均匀供气;采用旋转锥形炉栅,加大落灰面积,提高落灰速率,减少压块燃料的结渣、搭桥现象的发生;增设催化剂容器,以为白云石催化剂,以加大焦油裂解程度;采用改进的旋风分离器、迷宫式净化管道及两级钢丝网净化装置,降尘除灰、去除焦油、净化燃气。