生物質(zhì)不同氣氛下氣化機(jī)理研究.pdf

1、長期以來我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)造成了很大的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，為改善能源和環(huán)境的雙重壓力，人們把目光投向了具有環(huán)境友好型的可再生能源—生物質(zhì)。作為生物質(zhì)能利用的主要技術(shù)之一，生物質(zhì)氣化具有重要的研究意義。生物質(zhì)氣化即在高溫下通過熱化學(xué)方法將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位的可燃合成氣的過程。
　　本文采用Ansys Fluent軟件對生物質(zhì)氣化過程進(jìn)行模擬研究。以課題組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證模型的正確性。在模型中加入GRI3.0詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，分析了

2、不同粒徑和不同溫度下生物質(zhì)水蒸氣氣化的過程中CO和H2產(chǎn)量改變的機(jī)理原因。計(jì)算結(jié)果表明：當(dāng)生物質(zhì)粒徑從d＜5mm增加到80mm＜d＜100mm時(shí)，氣化產(chǎn)物中H2和CO的總體積百分比從57.2％減小到49.7%；在該過程中對H2生成起主要作用的反應(yīng)為R84（H+H2O<＝>OH+H2），并且其化學(xué)反應(yīng)速率隨粒徑增大而逐漸減小；對CO生成起主要作用的基元反應(yīng)為R99（H+CO2<＝>OH+CO）和R81（H+CH2CO<＝>CH3+CO）。

3、在保持粒徑10mm＜d＜15mm范圍不變情況下將溫度從600℃升高到1000℃，氣化產(chǎn)物中H2和CO總含量從56.1%增加到56.96%；對產(chǎn)氣H2起到關(guān)鍵作用的基元反應(yīng)R84的反應(yīng)速率顯著增大；對產(chǎn)氣CO起到關(guān)鍵作用的基元反應(yīng)R99和R81的反應(yīng)速率均呈增大趨勢。
　　保持溫度800℃、粒徑10mm＜d＜15mm條件不變，對不同氣氛（CO2、21%O2/79%N2、21%O2/79%H2O、21%CO2/79%H2O、21%O2

4、/79%CO2）下生物質(zhì)氣化進(jìn)行模擬研究，結(jié)果表明：在CO2氣氛下H2與CO的總體積含量占51.87%；在21%O2/79%N2氣氛下模擬得到H2與CO的總體積含量占19.1%；在21%O2/79%H2O氣氛下模擬可得H2與CO的總體積含量占56.13%；在21%CO2/79%H2O氣氛下模擬可得H2和CO的總體積含量為48.36%；在21%O2/79%CO2氣氛下模擬得H2和CO的總體積含量為42.98%。在上述不同氣氛下對產(chǎn)氣H2起