商用秸秆气化炉的设计与试验研究

【摘要】： 秸秆气化供热是国家重点推广开发的项目,它利用农作物秸秆为原料进行气化转化成为可燃气体,从而替代了液化气、煤气等能源,是国家为保护生态环境、充分利用农作物秸秆资源和实施可持续发展战略所采取的一项重大举措。 本文首先对生物质利用意义、利用方式以及国内外生物质能利用现状和未来的发展趋势进行了归纳总结,并对生物质气化领域的研究进展进行了详细阐述,通过对生物质原料燃烧动力学特性分析,得出了影响原料气化的主要条件和因素。本文立足于农村极其丰富的秸秆资源和农村的实际状况,根据农村大棚实际需求热量,设计出商用上吸式秸秆气化炉。 生物质气化装置是生物质气化供气技术系统的关键设备。本文从生物质原料热化学特性和原料燃烧动力学研究出发,选取气化炉类型为固定床上吸式气化炉;根据燃烧学、传热学、流体力学等原理,进行了秸秆气化炉及净化系统的研究与设计。气化炉炉体内层耐火材料采用高铝酸盐水泥和骨料混合浇注成型,中层为珍珠岩保温材料,下部为贮灰空间;净化器采用改进的管壳式换热器。 研究测试了以空气为气化剂时,气化炉的炉膛温度分布、燃气组分、低位热值等主要性能指标,分析了物料种类、气化强度、炉膛温度等因素对气化效果的影响,同时,给出了关键技术指标的制定原则:气化强度在100kg/m~2·h左右时,能够使得可燃气的低位发热量取得最佳值;燃料粒径对产物气热值有一定影响,当粒径为3mm左右时,可燃气低位发热量最高。以空气.水蒸气为气化剂时,通过空气气化和空气-水蒸气气化的对比试验,发现空气-水蒸气气化使气化炉的容积产氢量提高,产气低位热值提高将近1倍。在实验条件范围内,最大燃气热值达到9.6MJ/m~3,最大氢产率达到43.2g/kg。实验测试结果表明:该商用秸秆气化炉原料适应性强,运行稳定可靠,各项指标均达到设计要求。 【关键词】：生物质气化 空气气化 空气-水蒸气 燃烧动力学 气化炉 净化器
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-30
• 1.1 前言10
• 1.2 生物质能资源概况及其利用10-14
• 1.3 国内外生物质能资源利用现状14-17
• 1.3.1 国外生物质能利用现状14-15
• 1.3.2 国内生物质能利用现状15-17
• 1.4 生物质能开发利用的意义17-18
• 1.4.1 经济意义17
• 1.4.2 生态环境意义17-18
• 1.4.3 社会意义18
• 1.5 生物质能发展前景18-20
• 1.6 生物质气化技术20-27
• 1.6.1 生物质气化技术发展研究现状20-22
• 1.6.2 气化原理22-23
• 1.6.3 气化过程中的反应动力学23-25
• 1.6.4 不同气化剂的气化过程25-26
• 1.6.5 气化过程的基本参数26-27
• 1.7 本课题研究的背景、目的及意义27-30
• 1.7.1 背景27-28
• 1.7.2 目的28-29
• 1.7.3 意义29-30
• 第二章 生物质原料燃烧动力学特性研究30-37
• 2.1 生物质的燃烧30-33
• 2.1.1 生物质燃烧的总方程式30
• 2.1.2 生物质燃烧基本过程30-31
• 2.1.3 生物质燃烧的两个重要参数31-33
• 2.2 影响燃烧速度的因素33-36
• 2.2.1 气化温度对生物质气化的影响33
• 2.2.2 气化剂流量对生物质气化的影响33-34
• 2.2.3 气化物料性质对生物质气化的影响34-35
• 2.2.4 二次风对生物质气化的影响35-36
• 2.3 小结36-37
• 第三章 商用秸秆气化炉的研究与设计37-48
• 3.1 气化炉总体方案的确定37-38
• 3.1.1 研究设计原则37
• 3.1.2 拟达到的主要技术指标37-38
• 3.2 气化炉的选型38-40
• 3.2.1 上吸式气化炉38
• 3.2.2 平吸式气化炉38-39
• 3.2.3 下吸式气化炉39-40
• 3.2.4 气化炉定型40
• 3.3 上吸式气化炉气化原理40-43
• 3.3.1 干燥区41
• 3.3.2 热分解区41-42
• 3.3.3 还原区42
• 3.3.4 氧化区42-43
• 3.3.5 惰性区43
• 3.4 气化炉各部分尺寸的设计及计算43-47
• 3.4.1 气化原料的选取和生物质燃气组分的确定43-44
• 3.4.2 气化炉主要结构参数的设计计算44-46
• 3.4.3 气化炉其它结构46-47
• 3.5 小结47-48
• 第四章 气化炉净化系统研究与设计48-57
• 4.1 可燃气净化工艺技术现状48-51
• 4.1.1 湿式净化系统48-49
• 4.1.2 干式净化系统49
• 4.1.3 裂解净化系统49-51
• 4.2 气化炉净化系统的设计51-56
• 4.2.1 管壳式换热器设计原则51
• 4.2.2 设计参数51-52
• 4.2.3 估算传热面积,确定列管排列方式52-56
• 4.3 小结56-57
• 第五章 气化炉主要性能分析及试验研究57-70
• 5.1 试验装置及试验方法57-60
• 5.1.1 试验装置57-58
• 5.1.2 实验仪器58-59
• 5.1.3 测试方法59-60
• 5.2 气化炉试验结果及分析60-67
• 5.2.1 以空气为气化介质的试验结果及分析60-63
• 5.2.2 以空气-水蒸气为气化介质的试验结果及分析63-67
• 5.3 净化系统试验结果及分析67-68
• 5.4 小结68-70
• 第六章 全文总结与展望70-73
• 6.1 全文总结70-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况78

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

生物质燃烧过程中的积灰结渣特性    宋鸿伟,郭民臣,王欣

加热速度对煤的气化反应性的影响    杨松华,史占彪,赵庆杰

生物质流化床气化炉气化过程的实验研究    米铁,刘武标,刘德昌,陈汉平,李善文,李克,尹辅印

福建无烟粉煤流化床混合气催化气化表观动力学的研究    林驹,张济宇,曾才,朱跃姿

中国农作物秸秆资源及其利用现状    韩鲁佳,闫巧娟,刘向阳,胡金有

几种农林废弃物热裂解制取生物油的研究    王树荣,骆仲泱,董良杰,方梦祥,岑可法

农林废弃物热解的试验研究    盛奎川,蒋成球,钟建立

燃生物质流化床锅炉    别如山，鲍亦令，杨励丹，陆惠林，李炳熙,刘满

生物质中热值气化装置设计与运行    吴创之,罗曾凡,阴秀丽,刘平

生物质固定床热解特性的试验研究与分析    陈冠益,方梦祥,骆仲泱,余春江,沈洛婵,郭新生,倪明江,岑可法

生物质直接燃烧技术研究探讨    马洪儒;苏宜虎;

生物质能系统研究及发展    杨正虎,袁益超,刘聿拯,曹伟武

我国秸秆生物转化燃料酒精研究现状    胡敏;何昌义;

黑曲霉M_1M_(15)M_(19)降解稻草秸秆的试验研究    宋安东,张百良,张世敏,戚元成,张红梅

可持续发展下中国的能源、环境与经济    冯秀;丁勇;

关于加速发展我国生物质能源的思考    方升佐

发挥灌木优势 推动我国能源林业的发展    陈晓阳;

木质生物能源利用技术研究    刘守新,李海潮,张世润

添加乳酸菌制剂对水稻秸青贮品质的影响    华金玲;张永根;王德福;门宇新;

日本的能源战略及对中国的启示    马荣升

秸秆颗粒燃料厂建设的可行性探讨    姚煜冬;

新型秸秆双床热解制气工艺的设计研究    李永玲;印佳敏;左禹;马润田;吴占松;

生物质成型燃料产业化生产的可行性研究    姚煜冬;

稻秆粉末超临界醇解产物中长链脂肪酸酯的GC/MS分析    陈晓菲;古文涛;刘小贝;黄纯洁;黄志雄;王世杰;伍林;宗志敏;魏贤勇;

生产秸秆型植物纤维制品新途径——环保花盆    魏杰;董金狮;

农村生物质资源气化技术应用研究    韩菲;王延松;蔡春丽;

生物质制二甲醚的发展前景及技术关键    林乐腾;蔡飞鹏;孙立;许敏;伊晓路;田永春;

流光放电等离子体在环保方面的应用    闫克平;

发展生物燃油产业 确保国家石油安全    王述洋国;谭文英;

生物质高效洁净燃烧技术研究与应用    孙军;

秸秆热化学液化工艺和机理的研究    梁凌云

基于可持续发展的地域能源战略研究    徐振川

生物质热化学转化行为特性和工程化研究    蒋剑春

    张晓东

纤维素热裂解机理试验研究    廖艳芬

农作物秸秆的热解及在水中的液化研究    宋春财

基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用    孟继安

生物质（秸秆）气合成甲醇工艺及动力学研究    朱灵峰

玉米免耕播种机切茬挖茬装置研究    蒋金琳

畜禽粪便高温堆肥机理与应用研究    李吉进

一种气化数学模型及木屑的高温气化试验    林竹

600W浓缩风能型风力发电机性能的实验研究    王永维

生物质催化裂解气化研究    邓鹏飞

生物质中热值热解制气技术试验与应用研究    许明

“四位一体”生态农业模式能流研究    张培栋

运动发酵单胞菌乙醇脱氢酶和丙酮酸脱羧酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达    陆坚

生物质热解实验及转锥式生物质热解反应器设计理论研究    李滨

重庆市能源效率与能源发展战略    陈小平

秸秆切碎及压缩成型特性与设备研究    钱湘群

蜂窝状生物质燃料及其生产设备的研制    陈学军

植物纤维素原料预处理技术的研究进展    陈育如,夏黎明,吴绵斌,岑沛霖

生物质流化床气化炉气化过程的实验研究    米铁,刘武标,刘德昌,陈汉平,李善文,李克,尹辅印

转锥式闪速热解反应器结构安全性设计理论研究    李滨,王述洋,谭文英

农林废弃物热解的试验研究    盛奎川,蒋成球,钟建立

生物质热化学液化技术研究进展    宋春财,王刚,胡浩权

中国大陆生物质燃烧排放的污染物清单    曹国良,张小曳,王丹,郑方成

玉米秸秆制酒精——秸秆预处理及水解方法的探讨    张强,陆军,侯霖,金花,朴敬惠

燃烧油、木屑、木粉绿色新型锅炉的开发设计    何育恒

面向21世纪的生物能源    杨艳,卢滇楠,李春,曹竹安

木质纤维素生产燃料乙醇的研究现状    于斌;齐鲁;

综合利用是秸秆气化长期运行的经济保证    南方;杜延红;李瑜;何洪;

生物质超低酸水解制取燃料乙醇的研究    庄新姝

高温液态水中单糖分解反应动力学研究    荆琪

燃料乙醇固态发酵生产工艺的研究    王瑞明

管壳式换热器数值模拟与斜向流换热器研究    古新

秸秆专用添加剂与制粒对绵羊利用玉米秸秆日粮的影响    夏冬华

纤维素稀酸水解制取燃料酒精的试验研究    安宏

移动床干馏制气副产物—生物质焦油制燃料油的研究    刘升

生料发酵制燃料乙醇工艺流程的模拟与优化研究    高小珊

秸秆对球形棕囊藻生长的抑制作用及其机理研究    高洁

纤维素物质同时糖化法制备燃料乙醇的研究    刘钟骏

生物质气化技术及BIGCC系统性能的研究    宋鸿伟

木薯渣热解气化的研究    岳金方

西北地区生态家园模式研究    高春雨

温室升温系统理论与设计    刘雪美

窑头喷煤强化回转窑还原过程的机理    赵庆杰，赵润波，史占彪

SHF10-1.25/350燃木屑流化床锅炉的研制    别如山,鲍亦龄,杨励丹,陆慧林,吴文渊

煤燃烧结渣特性判定法及测量设备的研究    陈力哲,吴少华,孙绍增,李争起,孙锐,秦裕琨

流化床煤气化炉的研究与开发    闻望,魏敦崧

生物质固定床气化过程的研究    喻霞,魏敦崧

生物质气化技术研究现状及发展前景    邱钟明,陈砺

中国农作物秸秆资源及其利用现状    韩鲁佳,闫巧娟,刘向阳,胡金有

生物质燃料的燃烧与热解特性    江淑琴

煤粉炉结渣的机理及诊断技术的发展    李文彦,宋之平,孙保民,康志忠

上吸式气化炉的设计与运行    徐冰嬿,罗曾凡,陈小旺,周希光,朱文洁,廖惠玲

生物质气化集中供气技术    郭东彦,韩涛,薛爱军,胡浩

XFF-2000型生物质气化机组存在的问题及改进措施    马洪儒,赵卫兵

寒冷地区生物质气化及其应用的特殊性    包晓军

又一国家重点环保项目在邕奠基 “吃”垃圾“吐”电能    文彩云;

生物质气化发电系统全部国产化    

生物质气化及其影响因素研究进展    高宁博;李爱民;曲毅;

国外先进的生物质气化发电技术    夏光喜,庄新姝,杨柏成,刘国喜

生物质气化技术讲座(六)国外生物质气化技术的应用    刘国喜,庄新姝,尹天佑,赵力,赵青

生物质气化燃气在农业生产中的应用    熊昌国;庹洪章;

生物质气化发电系统全部国产化    

生物质气化机理及应用    郑昀;邵岩;李斌;

流化床生物质空气气化研究    肖艳京;赵炬;马隆龙;

黑液气化的热力学平衡模型分析    安璐;董长青;杨勇平;卞双;

家用生物质气化机设计的关键技术研究与分析    王华军;李淑兰;何晓峰;赵宝珠;岳峰;韩刚;

家用生物质气化机设计的关键技术研究与分析    王华军;李淑兰;何晓峰;赵宝珠;岳峰;韩刚;

如何选择废物类生物质产业化项目?    全浩;

反烧式固定床生物质气化试验研究    丁杨惠勤;朱跃钊;廖传华;方向;张华;马雷;

木薯茎秆的生物质气化工艺研究    周海伦;孙健;陈砺;王红林;

多股射流配气技术在生物气化中的应用研究    韩临曦;李家民;刘成刚;

生物质气化需走综合利用之路    田晓东;陆军;

我国生物质气化合成燃料关键技术获重大突破    CNE记者 赵坤

广州能源所一科研项目通过验收    记者 符丹萍 通讯员 谢舜源

我市全面检查农村生物质气化站消防安全    记者 李江

生物质气化、生物质快速炭化技术研制成功    王保林

辽宁推广生物质气化供气技术    特约记者 李光昕

生物质能源技术加快应用    本报记者 任晓敏

流化床生物质气化成套设备    刘亚勋

生物质气化炊事采暖炉在武清农村推广    宋逊风

生物质气化炉批量投放市场    李永明

云南拟建国内首个生物发电厂    傅小冰

畜禽粪便热解机理和气化研究    涂德浴

主动配风固定床生物质气化炉气化参数影响研究    孙宏宇

生物质在流化床中热解过程的动力学数值模拟    王益群

生物质气化过程中燃料固有氮演变行为研究    王磊

生物质快速热裂解制取生物油及其后续应用研究    王琦

固体热载体法生物质催化气化制氢新工艺研究    魏立纲

生物质催化热解和气化的应用基础研究    李建芬

生物质与天然气基及其互补的多联产系统集成开拓研究    李洪强

污水及其碳氢资源回用技术研究    史晓燕

生物质气化焦油还原NO的实验研究    段佳

生物质气化过程的数值计算    杨毅梅

生物质气化过程运行工况研究    朱红

生物质气化与混燃过程研究    黄明华

基于智能化方法的生物质气化过程参数优化    马晶妍

生物质气化反应器模拟研究与分析    吴月石

商用秸秆气化炉的设计与试验研究    曾科

生物质气化系统与燃煤循环流化床锅炉系统集成模拟    董智慧

生物质流化床气化实验研究与模拟    赵向富

秸秆成型燃料富氧气化气作为机动车燃料研究    孟凡彬

生物质气化过程模拟研究    安金卉