【摘 要】
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化石能源危机以及其带来的环境问题促进了替代能源的发展,其中生物质能源储量巨大,是重要的可再生清洁能源,因此其利用技术是新能源发展的重要课题之一。本文基于国家科技支撑计划项目的工业示范方法,对生物质木屑气化进行了模拟研究,并对相关气化参数进行了优化。本文提出了一种生物质气化三维模型,采用ANSYS 15.0进行模拟,进行了网格无关性验证,并采用前期的实验结果对比进行模型验证,证实了模型的可信性。以木
【基金项目】
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“十二五”国家科技支撑计划项目（2015BAD21B00）
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化石能源危机以及其带来的环境问题促进了替代能源的发展,其中生物质能源储量巨大,是重要的可再生清洁能源,因此其利用技术是新能源发展的重要课题之一。本文基于国家科技支撑计划项目的工业示范方法,对生物质木屑气化进行了模拟研究,并对相关气化参数进行了优化。本文提出了一种生物质气化三维模型,采用ANSYS 15.0进行模拟,进行了网格无关性验证,并采用前期的实验结果对比进行模型验证,证实了模型的可信性。以木屑为气化原料,首先对生物质空气气化进行了模拟研究,分析了气化温度、当量比ER、原料颗粒粒径大小及空气气化剂温度对气化特性的影响。气化温度的升高可提高气化效率,得到的最佳气化温度为1000-1100℃;随着空气气化剂通入量的增大,燃气组分CO、H2、CH4的含量均呈增长趋势,但当空气过量通入,CO和H2的含量开始下降,使得各气化指标有所下降,本文最佳ER值为0.3;粒径越小的原料颗粒越有利于气化反应的进行,微米级颗粒最佳;空气气化剂温度越高越能为气化提供更多的热量,气化效果越好,但影响较小。在空气气化研究的基础上,研究了不同气化剂的木屑气化特性。结果表明,水蒸气气化剂的气化效果最好,当S/B的值达到1.1,气化剂温度为800 K时,合成气低位热值LHVg和气化效率可达到10.29 MJ/m~3、90.26%;其次氧气的气化效果也优于空气和二氧化碳,最佳的O2/B值为0.3;二氧化碳气化效果略差,在CO2/B为2.8时,得到的最高气化效率为43.86%,但二氧化碳作为气化剂可以有效减少碳排放。本文还研究了混合气化剂的气化特性。空气-水蒸气气化剂是比较常用的混合气化剂,ER值为0.3、S/B值为0.4时可以得到最优气化结果,气化效率为76.47%;空气-二氧化碳混合气化剂比较少见,气化效果不及空气-水蒸气气化,但是二氧化碳的通入可以促进焦炭裂解,得到的最优CO2/B、ER分别为2.4、1.5。
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