以铜渣为催化剂的松木屑气化特性实验研究

论文摘要

随着世界经济与飞速发展,能源的消耗也逐年成倍的增长。由于目前绝大部分能源和化工原料都是来自于化石资源,而对于无污染的可再生能源的开发应用还未能实现大规模的产业化,这就导致了大气中的二氧化硫和二氧化碳等污染物的浓度快速增加,出现了全球变暖以及空气质量下降等环境问题。同时由于化石资源是不可再生能源,不断的开采和利用很快就会使得世界能源面临枯竭。因此开发可再生的、可循环使用的新的能源和化工原料迫在眉睫。在目前研究的众多新能源之中,生物质能源是唯一能够直接转化为液体燃料的可再生能源和化学化工原料。铜渣作为炼铜过程中废弃物,回收利用的难度很大。目前由于利用铜渣提炼铜、铁等有价成分的技术还不成熟,铜渣主要用作建筑填充物或直接丢弃,导致了很大的资源浪费。本文针对铜渣成分复杂、富含金属碳酸盐和一些稀有金属的特点。创新性的提出了以铜渣为催化剂的生物质催化气化实验研究。本文对生物质热解气化技术的研究进展进行了综述,同时对国内外生物质热解气化的技术特点、组织开发等基本情况进行了系统、全面的阐述。比较系统的分析了松木屑热解特性。实验采用实验室自制的固定床生物质气化反应器,选用松木屑为生物质原料,铜渣为催化剂,采用机械混合方法将原料与催化剂混合,定量分析和研究了松木屑在添加铜渣催化剂前后气化的产气率、产气组分和产气热值等的变化。实验结果表明,在以铜渣为催化剂的松木屑空气气化过程中,与不使用催化剂相比较,添加铜渣催化剂后气化反应的产气率明显增加,气化产气的组分含量与不添加催化剂相比有明显的区别,气化产气的热值有明显提高。本实验结果对开发新型实用型生物质气化用催化剂具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 生物质以及生物质能
• 1.1.3 生物质能转化利用技术与分类
• 1.2 国内外生物质能利用的研究现状
• 1.2.1 国外生物质能利用研究现状
• 1.2.2 国内生物质能利用研究现状
• 1.3 生物质气化用催化剂研究现状
• 1.3.1 生物质催化气化的研究概况
• 1.3.2 生物质气化用催化剂的种类
• 1.3.3 以铜渣为催化剂的松木屑热解气化试验的提出
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第二章 生物质气化原理与分类
• 2.1 生物质气化基本原理
• 2.2 生物质气化技术分类
• 2.3 生物质气化反应器类型
• 2.3.1 固定床气化炉
• 2.3.2 流化床气化炉
• 2.3.3 热管式气化炉
• 第三章:以铜渣为催化剂的松木屑气化特性实验研究材料与方法
• 3.1 实验原料
• 3.1.1 松木屑成分分析
• 3.1.2 铜渣成分分析
• 3.2 实验装置
• 3.3 实验方法
• 3.4 气体取样与分析
• 第四章 以铜渣为催化剂的松木屑气化特性试验研究结果与分析
• 4.1 松木屑热力学分析
• 4.1.1 氮气气氛下松木屑的热力学分析
• 4.1.2 空气气氛下松木屑的热力学分析
• 4.2 松木屑空气气化影响因素分析
• 4.2.1 松木屑粒径的影响
• 4.2.2 气化温度的影响
• 4.2.3 升温速率的影响
• 4.2.4 气化剂流量的影响
• 4.3 铜渣催化剂的加入对松木屑空气气化产气组分含量的影响
• 4.3.1 松木屑空气气化试验结果与分析
• 4.3.2 以铜渣为催化剂的松木屑空气气化试验结果与分析
• 4.3.3 铜渣催化剂的加入对松木屑空气气化产气组分含量的影响
• 4.4 铜渣催化剂的加入对气化反应时间和产气率的影响
• 4.5 铜渣催化剂的加入对产气热值的影响
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 5.3 本论文的创新点
• 参考文献
• 致谢
• 附录