生物质不同气氛下气化机理研究
长期以来我国以煤为主的能源结构造成了很大的环境污染和生态破坏,为改善能源和环境的双重压力,人们把目光投向了具有环境友好型的可再生能源—生物质。作为生物质能利用的主要技术之一,生物质气化具有重要的研究意义。生物质气化即在高温下通过热化学方法将生物质转化为高品位的可燃合成气的过程。<br>  本文采用Ansys Fluent软件对生物质气化过程进行模拟研究。以课题组实验数据来验证模型的正确性。在模型中加入GRI3.0详细化学反应机理,分析了不同粒径和不同温度下生物质水蒸气气化的过程中CO和H2产量改变的机理原因。计算结果表明:当生物质粒径从...
长期以来我国以煤为主的能源结构造成了很大的环境污染和生态破坏,为改善能源和环境的双重压力,人们把目光投向了具有环境友好型的可再生能源—生物质。作为生物质能利用的主要技术之一,生物质气化具有重要的研究意义。生物质气化即在高温下通过热化学方法将生物质转化为高品位的可燃合成气的过程。
  本文采用Ansys Fluent软件对生物质气化过程进行模拟研究。以课题组实验数据来验证模型的正确性。在模型中加入GRI3.0详细化学反应机理,分析了不同粒径和不同温度下生物质水蒸气气化的过程中CO和H2产量改变的机理原因。计算结果表明:当生物质粒径从d<5mm增加到80mm<d<100mm时,气化产物中H2和CO的总体积百分比从57.2%减小到49.7%;在该过程中对H2生成起主要作用的反应为R84(H+H2O<=>OH+H2),并且其化学反应速率随粒径增大而逐渐减小;对CO生成起主要作用的基元反应为R99(H+CO2<=>OH+CO)和R81(H+CH2CO<=>CH3+CO)。在保持粒径10mm<d<15mm范围不变情况下将温度从600℃升高到1000℃,气化产物中H2和CO总含量从56.1%增加到56.96%;对产气H2起到关键作用的基元反应R84的反应速率显著增大;对产气CO起到关键作用的基元反应R99和R81的反应速率均呈增大趋势。
  保持温度800℃、粒径10mm<d<15mm条件不变,对不同气氛(CO2、21%O2/79%N2、21%O2/79%H2O、21%CO2/79%H2O、21%O2/79%CO2)下生物质气化进行模拟研究,结果表明:在CO2气氛下H2与CO的总体积含量占51.87%;在21%O2/79%N2气氛下模拟得到H2与CO的总体积含量占19.1%;在21%O2/79%H2O气氛下模拟可得H2与CO的总体积含量占56.13%;在21%CO2/79%H2O气氛下模拟可得H2和CO的总体积含量为48.36%;在21%O2/79%CO2气氛下模拟得H2和CO的总体积含量为42.98%。在上述不同气氛下对产气H2起关键影响作用的基元反应均为R84,对产气CO起关键影响作用的基元反应均为R99和R81,但是在不同气氛下反应速率有所不同。
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作者: 卢鉴莹
授予学位: 硕士
学位授予单位: 华中科技大学
导师姓名: 管延文
学位年度: 2017
语 种: chi
分类号: TE665.3
在线出版日期: 2018年6月27日