生物质气化过程运行工况研究

论文摘要

生物质气化是将固体生物质通过热化学反应转化为可燃气体的过程。由于投资适中,技术可操作性好,燃气成分能随很多因素的变化而改变,易于产业化和规模化,生物质气化技术因而特别受到人们的关注,并已成为生物质能开发和利用的一个重要组成部分。由于生物质气化过程非常复杂,一些关键性课题仍然没有得到很好的解决。例如气化燃气中焦油含量偏高而且净化困难、燃气热值偏低等。这些问题直接影响了生物质气化技术的推广和应用。本文根据国内外生物质气化的研究现状,围绕生物质气化应用过程中的关键问题,对生物质气化原理、气化设备及气化工艺进行了阐述。在对生物质气化机理分析的基础上,研究了气化温度、当量比、催化剂添加量等因素在不同工况下对气化过程性能指标(如气体热值、产气率、气化效率等)以及燃气焦油含量的影响。结合不同工况下生物质气化实验数据,建立了相应的气化过程模型,在建模基础上,设计拟合了气化过程主要运行控制参数(气化温度和当量比)与气体热值和焦油含量间的多目标优化目标函数。并利用遗传算法的内在并行机制和全局优化的特性,采用多目标遗传算法对目标函数进行了寻优计算,得到了气体热值最大和焦油含量最低时,气化过程的最佳运行工况。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 生物质能概述
• 1.2.1 生物质与生物质能
• 1.2.2 生物质资源
• 1.2.3 生物质能源利用途径
• 1.3 国内外生物质研究现状和发展趋势
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 发展趋势
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 生物质气化工程
• 2.1 生物质气化概况
• 2.1.1 气化基本原理
• 2.1.2 气化工艺
• 2.1.3 气化设备
• 2.2 气化过程的性能指标及影响因素
• 2.2.1 气化过程性能指标
• 2.2.2 气化过程影响因素
• 2.3 生物质气化技术的应用
• 2.3.1 生物质气化供热技术
• 2.3.2 生物质气化供气技术
• 2.3.3 生物质气化发电技术
• 2.4 生物质气化主要问题
• 2.5 本章小结
• 第3章 多目标优化
• 3.1 多目标优化的基本概念
• 3.1.1 数学模型
• 3.1.2 Pareto 解集
• 3.2 多目标优化问题的求解方法
• 3.2.1 权重和法
• 3.2.2 理想点法
• 3.2.3 向量评估遗传算法
• 3.2.4 多目标遗传算法
• 3.3 多目标遗传算法在生物质气化过程优化中的应用分析
• 3.3.1 多目标优化模型
• 3.3.2 多目标遗传算法实现
• 3.3.3 优化结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 生物质气化过程运行工况优化
• 4.1 气化过程运行工况优化的目的
• 4.2 气化过程模型的建立
• 4.2.1 常用建模方法
• 4.2.2 最小二乘支持向量机
• 4.2.3 气化过程LS-SVM 模型
• 4.3 气化过程的优化
• 4.3.1 约束条件
• 4.3.2 优化目标函数的确立
• 4.3.3 基于多目标遗传算法的气化过程优化
• 4.3.4 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 存在问题及改进构想
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要