温度对生物质气化特性影响的试验研究

广东化工2015年第15期.14.www.gdchem.com第42卷总第305期温度对生物质气化特性影响的试验研究兰维娟"，周铭丽，王学涛，徐斌(河南科技大学车辆与交通工程学院，河南洛阳471003)[摘要]在自行搭建的流化床试验台上，研究了温度对木屑气化特性的影响。空气当量比分别为0.15、0.2 和0.25条件下，改变反应温度。结果表明:在同一当量比条件下，随着温度升高，H2、 CO和CH4主要可燃气体的含量增加，相反CO2的含量下降，燃气的热值增加:在同-温度条件下，燃气热值随着当量比(ER)的增加而减小。[关键词]生物质:气化特性:温度:影响[中图分类号]TK6[文献标识码]A[文章编号0007-18652015)15-0014-02Study on Characteristics of Gasification of Biomass Influencedby TemperatureLan Weijuan, Zhou Mingli, Wang Xuetao, Xu Bin(Collge of Vehicle and Traffic Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang, 471003, China)Abstract: Gasification of wood was performed in pilot-scale fluidized bed. The effect of bed temperature was studied in detail. When the equivalence ratio is、0.2 and 0.25 respective,he reaction temperature. The results showed at the same equivalence ratio, the content of hydrogen, carbon monoxide andmethane increased with temperaure increasing, the heating value increased too. While carbon dioxide content decreased; at the same temperature, the heating valuedecreased with equivalence ratio increasing.Keywords: Biomass; fluidized bed; gasification; temperature; equivalence ratio; catalyst生物质流化床气化越来越受到关注，众多学者对气化特性进1试验台及试验原料行了研究。吴创之对生物质流化床的富氧气化特性进行了研究;本文中流化床气化装置的处理量为10 kg/h.主要的组成部分陈汉平12)等研究了气化过程中焦油的析出特性;米铁)等研究了花有进料器、流化床反应器、旋风分离器、冷凝装置及固体、液体生壳在空气气化时的特性，并验证了气化炉对原理的适应性。产物收集器及控制显示系统。试验装置详见文献1本文所用的原料是 林业废弃物松木屑，在利用自行搭建的流试验用所的原料松木屑来自于天津地区某木材加工厂，原料化床实验台上进行实验。由于温度是影响生物质气化过程的主要收集后，将原料进行粉碎研磨，并筛选粒径小于0.6 mm的颗粒，因素之一。因此，本文研究不同温度条件对生物质气化过程的影干燥后备用，通过选择不同温度点，研究温度对气化过程的影响。响表1是松木屑的工业分析和元素分析数据。表1木屑的元素分析和工业分析Tab.1 Elemental and industrial analysis of wood工业分析(wt%，收到基)元素分析(w%,千燥无灰基)热值-MVFCC_FNSMJ/kg5.9369.5620.24.316.35.550.03 47.5215.212试验结果与讨论-←R2实验恼由于气化过程受温度的影响比较大，本文中流化床的气化温- --C实验值度可以通过外加热的方式实现，在进料量和ER固定的情况下-日- C02文营值改变电炉温度就能满足所需要的试验温度。在试验中，所采用的- +- CH4实营值气化温度分别为650 C，700 C，750C，800 C，850 C五个工况点，比较不同温度条件下对气化过程的影响，结果如图1、图2、图3、图4所示。当ER=0.15(如图1所示)情况下，随着反应温度的升高，最终气体产物中的可燃气体含量增加。从图中曲线的基本趋势可以看010出，H2、CH4含量随温度升高而增加，但增幅不大: co含量明显增加，850C时 的含量比650 C时增幅明显，大约10%左右:而CO2的含量呈现下降趋势。在气化过程中发生的反应有:C+CO2=-2CO265085CO+H2O=CO2+H2温度/七引起上述现象的原因为:当温度升高时，有利于反应(1)正向发生，碳的转换率增加，因此CO含量增加，而CO2含量下降:图1温度对气相产物的影响(ER=0.15)反应(2)需要在高温时(>850 C)比较剧烈，而本文所研究温度范围Fig. I The effects of temperature on product yields of wood为650 C~850 C，因此H2含量增加幅度不大:温度升高造成生gasification物质裂解程度加剧，CiHm 气体增多，同时焦油裂解进一一步裂解，最终气体产物中的可燃气体含量增加。[收稿日期] 2015-07-06[基金项目]河南科技大学 人才引进基金(09001759);河南科技大学青年科学基金(2014QN004);河南省教育厅科学技术重点研究项目(14B470020)[作者简介]兰维娟(1975), 女，博士，讲师，主要从事生物能源洁净利用方面的研究。●为通讯作者。2015年第15期广东化工第42卷总第305期www.gdchem.com.15.-←-R实送位10「- -一C0实验位-母Co2实验值- +- CH4实验位a←BR-0.15+ ER=0.2善←ER=0.2565700 750 80050温度(C)图4在不同反应温度下产气热值的曲线关系70015080Fig.4 The efects of temperature on product yields of wood图2温度对气相产物的影响(ER=0.2)gasificationFig.2 The effects of temperature on product yields of wood由图4可知，对应同一-温度点时，ER越大，气体热值越低。在同一ER情况下，气体热值随温度变化总体趋势是当温度的升高时，最终气体产物热值增加。造成这种现象的可能原因有两个:→K2实釜位一方面，温度升高，有利于上述气化反应向正反应方向进行，生成的co和H2增加，因此最终气体热值增加。另一方面，高温促日-C02室曾馆进焦油的进一步焦油裂解程度加剧， 生成小分子的CHm,因而燃一 C84实验位气热值也有所提高。63结论112本文通过研究温度对气化过程的影响发现，随着气化温度的升高，最终气体中可燃气体含量增加。H2、CH4含量随温度升高而增加，但增幅不大: CO含量明显增加，850 C时的含量比650手:C时增幅明显，大约10%左右:而CO2的含量呈现下降趋势。气体热值随温度变化总体趋势为当温度升高时，产气热值增加。通过试验发现，比较理想的气化温度范围为700~8000 C之间，最佳值为750 C左右。65070醒/心800图3温度对气相产物的影响(ER=0.25)参考文献Fig.3 The ffects of temperature on product yields of wood[1]昊创之，阴秀丽，徐冰，等.生物质富氧气化特性的研究[].太阳能学报，1997， 18(3): 237-242.[2]陈汉平，杨海平，李斌，等.生物质流化床气化焦油析出特性的研究[].燃图2和图3曲线图中，温度的升高时，能引起可燃气体的含料化学学报，2009, 37(4); 433-437.量增加。ER=0.2和ER -0.25时，两种可燃气体H2、CH含量的[3]米铁，刘武标，陈汉平，等.流化床生物质气化过程的中试研究[].环变化趋势为:随温度升高小幅增加。而co含量在温度小于700C境污染治理技术与设备，2002, 3(2): 41-46.时变化的不明显，温度大于700 C后增长的幅度较大。造成这种[4]兰维娟，生物质气化与燃气轮机燃烧集成发电实验与模拟研究[D].天现象的主要原因可能是随着生物质裂解程度的加剧，产生的C.Hm津大学，2013. .气体增多。与此同时，高温有利于焦油的裂解，焦油的发裂解产(本文文献格式:兰维娟，周铭丽，王学涛，等.温度对生物质气物中有大量的CO,因此最终气体产物中的可燃气体含量增加。化特性影响的试验研究[J].广东化工，2015, 42(15): 14-15)(上接第22页)Chem, 2001， 109: 3-11.实验表明:以三氟乙酸和乙烯基乙醚为起始原料，经过脱水、[3]Tseng C K, Gless R D. ldentification of Configurational Isomers of三氟甲基化、氨解可合成4-氨基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮，以乙烯.Fluorochloridone [0. JOrg Chem, 1983, 48: 3564-3566.基乙醚计，产品的总收率达到85%以上，该合成路线合理，反应[4]Kozue J, Kawahara A, Tanigawa H, et al. Paste Formulations of pesticides[P]. JP: 246496, 2007.原料易得，条件温和，收率理想。[5]Moriguchi T，Endo T。Addition-Elimination reaction in thetrifluoroacethation of eletion-rich olefins [0]. J Org Chem, 1995, 60(11):3523-3528.[1]Ma J A, Cahard D. Asymmetric fluorination, trifluoromethylation, andperfluoroalkylation reaction[J]. Chem Rev, 2004， 104: 6119-6146.(本文文献格式:顾嘉超，李玉峰，黄佳维，等. 4-氨基-1.1,1-(2]Smart B E. Fluorine susitueaet efes (on biactiviny. J Fluorine三氟-3-丁烯-2-酮的合成[J]. 广东化工，2015, 42(15): 22)