学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

温度对牛粪流化床空气气化影响的试验研究

作　者: 黄叶飞
导　师: 董红敏
学　校: 中国农业科学院
专　业: 环境工程
关键词: 畜禽粪便气化温度灰分气体碱金属
分类号: X713
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 99次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

针对集约化畜牧场粪便产生量大、现有处理方式单一,不仅不能充分利用粪便的肥料和能源特性,还对环境造成一定的污染等问题,在充分分析国内外生物质气化研究基础上,本文选择在秸秆类生物质中技术相对成熟的流化床气化技术,对畜禽粪便的气化进行探索性研究。首先对畜禽粪便(猪粪、鸡粪、牛粪)和玉米秸进行了空气灼烧试验,探讨畜禽粪便的可气化性,在此基础上,进一步选择气化性能较好的牛粪进行流化床的气化试验,重点考查温度对气化效果、灰特性的影响及气化过程中碳氮元素的活动规律。主要结论如下:干燥的牛粪低位热值和秸秆类似,且牛粪的元素分析结果和秸秆基本相近,牛粪在干燥条件下适合进行气化等热化学转化。但粪便与玉米秸比较,玉米秸灰产量(小于10%)显著小于畜禽粪便灰产量(猪粪20%以上,鸡粪、牛粪30%),畜禽粪便氮(约25g/kg)和磷(约3g/kg)的挥发量多于玉米秸(氮约15g/kg,磷很少),而钾(约10g/kg)和钠(很少)的挥发量显著小于玉米秸(钾约25g/kg,钠约65g/kg)。因此,粪便热利用特别要注意灰分对气化的影响,及其氮的污染问题,而玉米秸特别要注意钾钠碱金属的问题。气化温度对气化效果有重要影响。随着气化温度(600-900℃)的升高,可燃气体产量不断地上升,从3.5m3/kg增大到4.4m3/kg;气体热值在750℃达到最大为3600kJ/m3;碳转化率和气体热值变化规律相似,在750℃达到最大为42.1%;气化效率先增大后减小,在800℃达到最大为46.1%。在本试验条件下,当量比在0.4-0.5、温度控制在750-800℃,牛粪气化效果较好,牛粪燃气热值为3600kJ/m3左右,产气率为3.8-4.0m3/kg,气化效率为45-50%,且不会造成含氮气体污染。气化温度对牛粪气化固体产物元素含量及活动规律的影响试验表明,随着气化温度不断上升(600-900℃),飞灰中重金属的浓度均不断上升,其中Cu浓度在900℃为274ug/g、Zn浓度在750℃时为537ug/g、Cr浓度在900℃时为269ug/g、Ni浓度在800℃时为166ug/g,超过了GB8173-87的限值。对底渣的元素分析发现,底渣K2O+Na2O含量较高,达18.6%,计算碱性氧化物指数AI为0.91,表明其有严重的结渣性;底渣中重金属Cu、Zn的浓度超过了GB8173-87的限值。飞灰和底渣需进一步处理才能安全利用。温度对气化产生的可燃气体中碳元素含量无明显影响,约为39-40%;随着气化温度不断上升(600-900℃),原料碳元素在固体中的含量从600℃的52.1%下降到800℃的14.3%,在液体中的碳含量从600℃的1.32%下降到900℃的0.39%。原料氮元素在气体(NH3+NOX)中的比例从10.9%下降到2.7%;固体中氮元素含量从600℃的51.1%下降到800℃的13.1%,液体中氮元素含量变化不明显。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-20
  1.1 研究背景与意义  11
  1.2 国内外研究现状  11-18
    1.2.1 畜禽粪便直接燃烧  11-12
    1.2.2 畜禽粪便热裂解  12-13
    1.2.3 畜禽粪便液化  13-14
    1.2.4 畜禽粪便气化  14-17
    1.2.5 畜禽粪便气化研究的主要问题与难点  17-18
  1.3 本文研究内容与技术路线  18-20
    1.3.1 本文研究内容  18-19
    1.3.2 本文研究技术路线  19-20
第二章温度对畜禽粪便灼烧特性及灰分的影响试验  20-36
  2.1 材料与方法  20-21
    2.1.1 试验原料  20
    2.1.2 灼烧条件  20-21
    2.1.3 测试指标方法及设备  21
  2.2 结果讨论与分析  21-35
    2.2.1 温度与灰分外观和灰产率  21-23
    2.2.2 温度对氮元素影响  23-24
    2.2.3 温度对磷元素影响  24-26
    2.2.4 温度对钾元素影响  26-27
    2.2.5 温度对钠元素影响  27-28
    2.2.6 灰分总养分与元素固留率分析  28-31
    2.2.7 元素挥发量比较  31-33
    2.2.8 元素相关性分析  33-35
  2.3 本章小结  35-36
第三章温度对牛粪流化床气化效果影响试验研究  36-59
  3.1 试验材料与方法  36-42
    3.1.1 试验材料  36-37
    3.1.2 气化方法和工艺过程  37-38
    3.1.3 试验设备  38-40
    3.1.4 气化参数与测试方法  40-42
  3.2 结果分析与讨论  42-57
    3.2.1 当量比（ER）对气化温度的影响  42-43
    3.2.2 温度对气化效果的影响  43-47
    3.2.3 温度对固体产物的影响  47-52
    3.2.4 温度对液体产物的影响  52-54
    3.2.5 温度对物料分布和能量平衡的影响  54-57
  3.3 本章小结  57-59
第四章结论及进一步工作设想  59-61
  4.1 结论  59-60
  4.2 存在问题与进一步工作建议  60-61
参考文献  61-66
致谢  66-67
作者简历  67

温度对牛粪流化床空气气化影响的试验研究

内容摘要

全文目录

相似论文