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煤与生物质共气化特性研究

作　者: 刘彦国
导　师: 蒲舸
学　校: 重庆大学
专　业: 动力工程及工程热物理
关键词: 生物质煤共气化热重分析固定床
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

能源是人类生存与发展的根本，也是社会经济进步的关键所在。随着社会的发展，人类对能源的需求日益增加。化石能源是世界消耗的最主要能源，其具有不可再生性。随着人类对化石能源的过度消耗及不合理利用，大部分化石能源在本世纪内将被开采殆尽，大气污染、温室效应等环境问题日益突出。在合理利用化石能源的基础上开发更清洁的可再生能源是解决未来能源问题的关键。生物质能具有资源分布广泛、可再生性强、低污染和总量丰富等优点。目前，生物质能利用技术中的生物质气化技术因具有利用效率高，用途广泛的优点而成为研究的重点。生物质气化制取中高热值合成气是非常有发展潜力的热化学转化工艺之一。通过生物质气化技术，实现生物质的清洁能源转化，充分利用低品位能源，是一项具有战略意义的研究课题。本文以典型农业秸秆及生物质废弃物——玉米秸秆、大豆秸秆、花生壳和重庆地区劣质贫煤作为实验对象，考察了煤与生物质的混合样品在二氧化碳气氛下的气化失重特性，并在此基础上分析研究了固定床内的玉米秸秆与煤共气化实验的产气组分、产气热值及气化残余焦的表面形貌。研究发现，煤与生物质共气化过程中存在协同作用，且不同秸秆与贫煤共气化产生的协同作用大小不等，大豆秸秆与煤的产生的协同效应最强，花生壳次之，玉米秸秆最弱。在固定床内低比例的玉米秸秆可促进煤的气化过程，两种气氛下（氧气-氮气-水蒸气气氛和氧气-二氧化碳-水蒸气气氛）适当秸秆的加入促进了产气组分，升高温度会促进H₂与CO的生成，掺混秸秆可增加气化焦内微孔数量。采用CO₂作气化剂可明显提高可燃气体组分及热值。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
主要符号表  7-8
1 绪论  8-22
  1.1 引言  8
  1.2 当代能源概述  8-10
    1.2.1 能源定义及世界能源现状  8-9
    1.2.2 化石能源特点  9
    1.2.3 生物质能资源特点  9-10
  1.3 我国生物质与煤的利用途径  10-13
    1.3.1 煤的利用途径  10
    1.3.2 生物质的利用途径  10-11
    1.3.3 气化的定义及分类  11-13
    1.3.4 气化反应的主要参数  13
  1.4 气化技术研究现状  13-21
    1.4.1 煤气化研究现状  13-17
    1.4.2 生物质气化研究现状  17-20
    1.4.3 共气化技术研究现状  20-21
  1.5 课题主要研究内容  21-22
2 贫煤与生物质共气化热重实验研究  22-39
  2.1 实验原料  22-24
  2.2 原料性质对共气化的影响  24-25
  2.3 实验仪器及实验步骤  25-27
  2.4 实验结果分析  27-35
    2.4.1 煤与生物质及其混合物的气化过程分析  27-33
    2.4.2 添加碱金属对样品混合物的影响  33-35
  2.5 动力学分析  35-38
  2.6 本章小结  38-39
3 秸秆与贫煤固定床共气化产气特性研究  39-59
  3.1 实验装置  39-41
  3.2 固定床富氧气化原理  41-42
  3.3 实验步骤  42-43
  3.4 氧气-氮气-水蒸气气氛下共气化产气结果分析  43-47
    3.4.1 不同秸秆掺混比对其产气组分影响  43-44
    3.4.2 不同温度对其产气组分影响  44-45
    3.4.3 不同载气氧气浓度（OC）的影响  45-46
    3.4.4 不同参数对产气低热值的影响  46-47
  3.5 氧气-二氧化碳-水蒸气气氛下共气化产气结果分析  47-50
    3.5.1 不同秸秆掺混比对其产气组分影响  47-48
    3.5.2 不同温度对其产气组分影响  48
    3.5.3 不同载气氧气浓度（OC）对其产气组分影响  48-49
    3.5.4 不同参数对产气低热值的影响  49-50
  3.6 煤、生物质及气化焦的表面形貌 SEM 分析  50-57
    3.6.1 煤与生物质的表面形貌 SEM 分析  50-53
    3.6.2 煤与生物质的共气化焦表面形貌 SEM 分析  53-57
  3.7 本章小结  57-59
4 结论与建议  59-61
  4.1 本文结论  59-60
  4.2 后续研究工作建议  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
附录  66
  A 作者攻读硕士学位期间发表论文  66
  B 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目  66

煤与生物质共气化特性研究

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