生物质高温空气/蒸汽气化的数值模拟研究
发布时间：2023-11-10 19:43
生物质作为一种可再生清洁能源,如何实现其高效利用越来越引起世界各国的广泛重视。在众多的生物质利用技术中,生物质高温气化剂气化技术具有可充分利用劣质低阶燃料、产气热值高、焦油含量低和低污染特性等优点,具有很大的发展潜能和利用前景。因此开展生物质高温空气/蒸汽气化模拟研究对生物质高温气化剂气化技术的发展和工业应用具有重要的理论意义。本文首先以玉米秸秆焦碳和杉木焦碳为研究材料,利用热重分析仪在800℃～1000℃下进行生物质碳高温蒸汽气化实验研究。选取均相体积模型(VM)、颗粒模型(GM)和随机孔模型(RPM)来分别描述两种生物质碳高温蒸汽气化反应过程,研究表明:相比于VM模型,GM模型和RPM模型与实验数据拟合的效果更好,尤其是RPM模型拟合效果最好。其次,结合生物质高温空气\蒸汽气化原理和Gibbs自由能最小原理,基于过程模拟软件Aspen Plus,建立了生物质高温空气/蒸汽气化过程模型,然后利用实验数据验证了该模型,模拟值与实验值吻合较好,显示该模型具有一定的可靠性和适用性。最后,研究了生物质高温空气/蒸汽气化特性。以玉米秸秆和杉木为研究材料,利用所建立的生物质高温空气/蒸汽气化过程...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 生物质能概述
1.3 生物质气化技术及存在的问题
1.4 生物质高温空气/蒸汽气化技术
1.4.1 生物质高温空气/蒸汽气化原理
1.4.2 生物质高温空气/蒸汽气化技术的优点
1.4.3 高温气化剂产生方式
1.5 生物质高温空气/蒸汽气化技术研究现状
1.5.1 国外研究现状
1.5.2 国内研究现状
1.6 生物质高温空气/蒸汽气化模拟研究现状
1.6.1 生物质碳高温蒸汽气化反应动力学模型研究现状
1.6.2 生物质高温空气/蒸汽气化过程模拟研究现状
1.7 本文研究的主要内容
第二章 生物质碳高温蒸汽气化反应动力学模型研究
2.1 引言
2.2 气化实验
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验方法
2.2.3 实验结果与讨论
2.3 气化反应动力学模型
2.3.1 生物质碳气化反应过程
2.3.2 动力学模型
2.4 动力学参数的计算与误差分析
2.4.1 动力学参数的计算
2.4.2 误差分析
2.5 不同模型对生物质碳高温蒸汽气化反应模拟的结果
2.6 本章小结
第三章 生物质高温空气/蒸汽气化的模型分析及模拟
3.1 Aspen Plus软件简介
3.2 气化工艺的指标
3.3 气化过程模型的建立
3.3.1 模型的选择
3.3.2 吉布斯(Gibbs)最小自由能原理
3.3.3 物性方法的选择
3.3.4 建立模型的假设条件
3.3.5 气化流程图
3.4 模型验证及误差分析
3.4.1 验证材料与条件
3.4.2 主要的输入说明
3.4.3 模拟结果和实验值的比较
3.4.4 误差分析
3.5 本章小结
第四章 生物质高温空气/蒸汽气化过程的影响因素分析
4.1 空气当量系数(ER)对气化过程的影响
4.1.1 ER值对产气组分的影响
4.1.2 ER值对H2/CO和CO/CO2的影响
4.1.3 ER值对碳转化率的影响
4.1.4 ER值对产气热值的影响
4.2 气化剂温度对气化过程的影响
4.2.1 气化剂温度对产气各组分的影响
4.2.2 气化剂温度对H2/CO和CO/CO2的影响
4.2.3 气化剂温度对碳转化率的影响
4.2.4 气化剂温度对产气热值的影响
4.3 水蒸汽通入量(S/B)对气化过程的影响
4.3.1 S/B值对产气各组分的影响
4.3.2 S/B值对H2/CO和CO/CO2的影响
4.3.3 S/B值对碳转化率的影响
4.3.4 S/B值对产气热值的影响
4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录(攻读学位期间发表论文及参与课题)
本文编号：3862192
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 生物质能概述
1.3 生物质气化技术及存在的问题
1.4 生物质高温空气/蒸汽气化技术
1.4.1 生物质高温空气/蒸汽气化原理
1.4.2 生物质高温空气/蒸汽气化技术的优点
1.4.3 高温气化剂产生方式
1.5 生物质高温空气/蒸汽气化技术研究现状
1.5.1 国外研究现状
1.5.2 国内研究现状
1.6 生物质高温空气/蒸汽气化模拟研究现状
1.6.1 生物质碳高温蒸汽气化反应动力学模型研究现状
1.6.2 生物质高温空气/蒸汽气化过程模拟研究现状
1.7 本文研究的主要内容
第二章 生物质碳高温蒸汽气化反应动力学模型研究
2.1 引言
2.2 气化实验
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验方法
2.2.3 实验结果与讨论
2.3 气化反应动力学模型
2.3.1 生物质碳气化反应过程
2.3.2 动力学模型
2.4 动力学参数的计算与误差分析
2.4.1 动力学参数的计算
2.4.2 误差分析
2.5 不同模型对生物质碳高温蒸汽气化反应模拟的结果
2.6 本章小结
第三章 生物质高温空气/蒸汽气化的模型分析及模拟
3.1 Aspen Plus软件简介
3.2 气化工艺的指标
3.3 气化过程模型的建立
3.3.1 模型的选择
3.3.2 吉布斯(Gibbs)最小自由能原理
3.3.3 物性方法的选择
3.3.4 建立模型的假设条件
3.3.5 气化流程图
3.4 模型验证及误差分析
3.4.1 验证材料与条件
3.4.2 主要的输入说明
3.4.3 模拟结果和实验值的比较
3.4.4 误差分析
3.5 本章小结
第四章 生物质高温空气/蒸汽气化过程的影响因素分析
4.1 空气当量系数(ER)对气化过程的影响
4.1.1 ER值对产气组分的影响
4.1.2 ER值对H2/CO和CO/CO2的影响
4.1.3 ER值对碳转化率的影响
4.1.4 ER值对产气热值的影响
4.2 气化剂温度对气化过程的影响
4.2.1 气化剂温度对产气各组分的影响
4.2.2 气化剂温度对H2/CO和CO/CO2的影响
4.2.3 气化剂温度对碳转化率的影响
4.2.4 气化剂温度对产气热值的影响
4.3 水蒸汽通入量(S/B)对气化过程的影响
4.3.1 S/B值对产气各组分的影响
4.3.2 S/B值对H2/CO和CO/CO2的影响
4.3.3 S/B值对碳转化率的影响
4.3.4 S/B值对产气热值的影响
4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录(攻读学位期间发表论文及参与课题)
本文编号：3862192
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3862192.html