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生物质气化与混燃过程研究

作　者: 黄明华
导　师: 张小桃
学　校: 华北水利水电学院
专　业: 流体机械及工程
关键词: 生物质气化 exergy分析过程优化混燃
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着全球经济的飞速发展,人类对能源的需求量快速增加,世界各国开始面临资源枯竭,环境恶化的严峻现实。为了实现经济与环境的协调和可持续发展,人们寄希望于寻求化石燃料的代替能源。生物质能以其永不枯竭、绿色洁净的特点受到全世界的关注,成为化石燃料的良好替代品。本文以生物质能的高效利用为核心,对生物质气化技术以及生物质气与煤粉混合燃烧过程进行研究。主要研究内容如下:1.选择松木、玉米秸秆和木屑三种生物质作为气化原料,建立了以空气为气化剂,常压循环流化床的生物质气化模型。并利用ASPEN流程模拟软件对生物质气化的情况进行了数值模拟。2.利用exergy分析方法,对生物质气化过程性能进行了评估。得到气化合成气成分、气化炉运行温度、合成气低位热值、碳转化率、气化效率和exergy效率随空燃比的变化,最终得到松木、玉米秸秆和木屑的最佳气化参数。3.对生物质气化过程进行了优化研究。分析了生物质种类、生物质含水率和气化剂温度对气化过程exergy效率的影响,通过改善生物质气化操作条件,确定了干燥生物质原料、提高气化剂温度等方案,对原有生物质气化过程进行优化,从而提高气化过程exergy效率以及合成气的热值。4.建立了生物质气与煤混合燃烧模型。采用建立在热力学第一定律基础上的热平衡分析方法和建立在热力学第一、二定律基础上的exergy分析方法对混燃过程进行热平衡计算和exergy平衡计算。通过对各项热损失和exergy损失的对比分析找到影响锅炉效率的主要因素。计算了纯煤粉燃烧、以及混燃5%~30%生物质气化气时锅炉的热效率、exergy效率、燃烧所需理论空气量和产生的理论烟气量。结果表明,玉米秸秆气化合成气与煤混燃同单独燃煤发电相比,燃烧所需理论空气量减少,燃烧产生的理论烟气量增加,锅炉热效率和exergy效率均减小。随着混燃比例的增加理论空气量逐渐减小,理论烟气量逐渐增大,锅炉热效率和exergy效率逐渐减小。生物质气化技术在我国已有良好的基础,通过气化可以高效地利用生物质能。生物质气与煤混燃技术充分地利用了现有燃煤发电厂的巨额投资和基础设施,不仅可以利用生物质替代化石燃料,改善环境质量,而且在一定程度上还可以提高电厂的经济效益。我国生物质资源丰富,生物质气化技术和混燃发电技术,非常符合我国的国情,在绿色电力的开发以及新能源技术的推广方面都具有很现实的意义。

生物质气化与混燃过程研究

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