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生物质固体燃料高效气化技术的研究

作　者: 严军
导　师: 张建育
学　校: 青海大学
专　业: 材料学
关键词: 生物质能秸秆气化燃料
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

生物质热解气化技术是生物质热转化技术应用之一，其基本原理是在氧气供应不足的燃烧条件下加热生物质燃料，使高分子有机碳氢化合物链，断裂成低的烃类、氢H₂和一氧化碳CO等可燃气体的过程。因此，将挥发分高、硫分和灰分含量较低的生物质挤压固化成型为生物质固体颗粒，通过热裂解反应转换为品质较高的可燃气体，是生物质能被高效利用的重要方式之一。我国农牧地区生物质资源丰富、分布区域广泛、便于就地取材。因此，研发一种结构简单、操作方便、成本低廉，适用于农牧地区使用的户用生物质气化炉更符合当地的实际需求，其规模化推广应用可改善区域性传统用能结构，提高生物质能推广应用，实现可再生能源的持续发展。论文研究依托青海华园新能源应用技术开发有限公司生物质固体燃料示范点的现有基础，结合农牧地区生物质资源种类繁多、区域分散的特点，以及高原地区低压缺氧、燃烧不充分的实际情况，积极研发设计了一种适合在高海拔地区使用的上吸式高原型生物质气化炉。（1）研究了生物质燃料的挤压固化成型制备工艺，并进行了相应的设备选型。（2）对高原型生物质气化炉气化参数和总体尺寸进行了设计计算、对总体及各部件进行了优化设计，炉体结构创新体现在焦油过滤装置、二次供氧结构、炉膛内部结构、加料和落料装置等方面。（3）针对研制的气化系统进行相应的气化性能试验，对不同工艺条件下的燃气燃烧温度进行分析，对燃烧温度与转速之间、燃气成分与转速之间、燃烧温度与转速之间的关系进行试验研究，并结合气化反应机理分析试验数据，得出户用上吸式生物质气化系统较佳的工艺条件。“高原型生物质气化炉”和“焦油、水分过滤器”已获得国家实用新型专利，气化炉产品已实现技术转化并进行批量生产。论文研究成果可为高原地区生物质气化设备高效气化技术的研究提供理论依据，并为农牧地区生物质能规模化利用提供可行的设计方法和参考依据，对高原农牧地区可再生能源的推广应用，能源结构的改善和促进，经济水平和环境质量的提升具有重要意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-27
  1.1 生物质能开发利用背景  10-13
    1.1.1 生物质的定义  10-11
    1.1.2 生物质能的优缺点  11-13
    1.1.3 国内外生物质资源  13
  1.2 生物质能源利用转化技术  13-18
    1.2.1 直燃技术  13-16
    1.2.2 挤压固化成型技术  16
    1.2.3 热化学转化技术  16-17
    1.2.4 生化转化技术  17-18
  1.3 生物质热解气化技术  18-22
    1.3.1 概述  18-20
    1.3.2 国外研究概述  20-21
    1.3.3 国内研究概述  21
    1.3.4 气化炉存在主要问题  21-22
  1.4 秸秆热解气化技术研究的意义  22-25
    1.4.1 我国生物用能结构情况  22-23
    1.4.2 我国农作物资源利用情况  23-24
    1.4.3 青藏高原生物质能利用优势  24
    1.4.4 相关政策法规  24-25
  1.5 主要研究内容  25-26
    1.5.1 依托背景  25-26
    1.5.2 研究内容  26
  1.6 本章小节  26-27
第2章生物质燃料的挤压固化成型  27-34
  2.1 前言  27
  2.2 挤压成型  27-28
    2.2.1 热挤压成型  27
    2.2.2 常温挤压成型  27-28
    2.2.3 炭化挤压成型  28
  2.3 固化挤压成型设备  28-30
    2.3.1 螺杆挤压成型机  28
    2.3.2 活塞冲压成型机  28-29
    2.3.3 压辊碾压成型机  29-30
  2.4 固化成型的机理  30-31
    2.4.1 压缩机理  30
    2.4.2 主要成分  30-31
  2.5 高原生物质气化炉的原料制备  31-33
    2.5.1 生物质燃料平模成型  31-32
    2.5.2 生物质固体燃料制备  32-33
  2.6 本章小节  33-34
第3章高原型生物质气化炉的设计  34-45
  3.1 高原型生物质气化炉工作原理  34-35
  3.2 高原型生物质气化炉设计计算  35-41
    3.2.1 高原型生物质气化炉的设计思路  35
    3.2.2 热解气化反应原理  35-36
    3.2.3 设计参数确定  36-41
    3.2.4 系统结构确定  41
  3.3 生物质气化炉各部结构设计  41-43
    3.3.1 焦油过滤装置  41-42
    3.3.2 二次供氧结构  42
    3.3.3 炉膛内部结构  42-43
    3.3.4 加料装置  43
    3.3.5 落料装置  43
  3.4 高原型生物质气化炉  43-44
  3.5 本章小节  44-45
第4章高原型生物质气化炉性能测试  45-51
  4.1 目的  45
  4.2 装置及设备  45-47
    4.2.1 气化炉内部温度的测量  46
    4.2.2 燃气具燃烧温度的测量  46
    4.2.3 气体成分红外测量  46-47
    4.2.4 试验系统  47
  4.3 试验步骤  47-48
  4.4 试验结果  48-50
    4.4.1 燃烧温度与转速关系  48
    4.4.2 气体成分与转速关系  48-49
    4.4.3 燃烧温度与转速关系  49-50
  4.5 本章小节  50-51
第5章研究结果与未来展望  51-53
  5.1 研究结果  51
  5.2 未来展望  51-53
参考文献  53-58
致谢  58-59
作者简介  59-60

生物质固体燃料高效气化技术的研究

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