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现有生物质气化技术存在合成燃气热值较低的问题,为此本文基于无焰氧化的机理提出了一种新的生物质气化方法,对该气化方法的实现条件、宏观物理特征和气化规律进行了探索和研究,并建立了适用于该气化方法的数学模型。
首先,根据实验目的设计了气化实验台,应用木质颗粒进行气化实验,研究了气化剂温度和氧气体积分数对颗粒反应速率、颗粒反应完全程度和合成燃气成分的影响规律,结果表明:在气化剂温度为1123K,氧气体积分数分别为8%和21%的条件下,颗粒反应迅速且反应完全;随着气化剂的温度的升高,CO的体积分数增大,而CO2、CH4和H2的体积分数基本不变,燃气的热值增大;气化剂中氧气体积分数从8%增大到35%的过程中,CO的体积分数先增大后显著减小。综合考虑颗粒反应速率、颗粒反应完全程度和合成燃气的品质,要想实现基于无焰氧化的生物质气化方法,气化剂温度至少高于1123K,气化剂氧气体积分数保持在8%-15%的范围。
其次,依据实验结果,基于物料平衡、化学平衡和能量平衡,建立了一种适用于该气化技术的气化数学模型,并应用本模型对木质颗粒的气化反应进行了计算,分析了不同气化温度和气化剂组分含量条件下该气化方法的气化规律,结果表明:气化温度越高,气化效率和合成燃气的热值越大;气化剂中O2的体积分数由8%增加到15%的过程中,合成燃气的热值逐渐增大,但是气化效率逐渐减小;往气化剂中通入适当的CO2有利于CO的生成和合成燃气热值的提高,最佳的CO2体积分数为2%左右;H2O(g)体积分数由10%增大到25%时,CH4含量从9.7%增加到15.1%,但CO含量从10.4%减少到4.7%。