外循環(huán)逆流移動(dòng)床生物質(zhì)氣化制氫工藝研究.pdf

1、本論文提出了一種新的外循環(huán)逆流移動(dòng)床(ExternalCirculatingCountercurrentMoving-Bed)生物質(zhì)催化氣化制氫工藝ECCMBⅢ，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室已有的實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)建造了一套新的外循環(huán)逆流移動(dòng)床生物質(zhì)催化氣化制氫實(shí)驗(yàn)裝置，希望實(shí)現(xiàn)優(yōu)化反應(yīng)器操作條件、系統(tǒng)溫度分布合理、降低能耗、提高系統(tǒng)對(duì)原料的適應(yīng)性、提高產(chǎn)氣中H2含量和降低焦油含量等目標(biāo)。ECCMBⅢ工藝系統(tǒng)由相對(duì)獨(dú)立的氣固逆流移動(dòng)床氣化器、熱解器和快速流

2、化床燃燒器構(gòu)成。催化劑同時(shí)作為固體熱載體在三個(gè)反應(yīng)器之間循環(huán)，將燃燒半焦和積炭釋放的熱量提供給熱解、氣化反應(yīng)。在灼熱固體熱載體加熱的條件下，熱解器內(nèi)生物質(zhì)快速熱解，氣化器內(nèi)焦油水蒸氣催化轉(zhuǎn)化順序發(fā)生，而燃燒器中熱解半焦、催化劑積炭的燃燒，解決了催化劑再生及供熱的問(wèn)題。此氣化工藝綜合了生物質(zhì)快速熱解、焦油催化轉(zhuǎn)化、熱載體加熱和催化劑再生無(wú)切換連續(xù)進(jìn)行等特點(diǎn)。由于氣化所需熱量是通過(guò)燃燒催化劑積炭和半焦實(shí)現(xiàn)的，這使得生物質(zhì)中的氫最大限度地轉(zhuǎn)化

3、為目的產(chǎn)物氫氣成為可能。 圍繞工藝系統(tǒng)的構(gòu)建，本論文主要工作有： 以生物質(zhì)原料豆秸為例，對(duì)ECCMBⅢ工藝系統(tǒng)進(jìn)行物料衡算和熱量衡算，衡算初步得到產(chǎn)氣組成、產(chǎn)量和熱量利用信息，發(fā)現(xiàn)通過(guò)控制生物質(zhì)的炭轉(zhuǎn)化率可以實(shí)現(xiàn)工藝系統(tǒng)的熱量平衡，工藝系統(tǒng)對(duì)生物質(zhì)原料有較好的適應(yīng)性，并在此衡算及原有實(shí)驗(yàn)裝置基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)建造了一套連續(xù)的外循環(huán)逆流移動(dòng)床生物質(zhì)催化氣化實(shí)驗(yàn)裝置； 對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行冷態(tài)實(shí)驗(yàn)，主要是考察實(shí)驗(yàn)裝囂結(jié)構(gòu)的合理性

4、和運(yùn)行性能。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了不同生物質(zhì)的進(jìn)料速度和熱載體循環(huán)量，燃燒器提升管的壓降，熱載體在提升管中的停留時(shí)間和熱載體的磨損情況，研究發(fā)現(xiàn)：在其他條件不變的情況下，提升管壓降與空氣量成正比，與載體循環(huán)量成反比；熱載體的磨損率隨其循環(huán)量的增大而增大，當(dāng)循環(huán)時(shí)間增長(zhǎng)(>120min)時(shí)，熱載體的磨損率趨向于穩(wěn)定； 對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行熱態(tài)實(shí)驗(yàn)，主要測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置的性能參數(shù)，為裝置的實(shí)驗(yàn)操作和放大設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。實(shí)驗(yàn)考察了工藝系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定性，壓