生物质气化模拟与生物燃气特性分析

摘要

我国冬季采用化石燃料进行供暖,不仅能源效率低,而且排放大量的温室气体,污染环境。生物质气化供暖技术相比于传统供暖方式具有高效、环保的优点,同时我国的生物质资源储量丰富,分布广泛,如能很好地加以利用,不仅可以缓解我国冬季供暖时的煤炭需求量,也可以起到保护环境的作用。
　　目前生物质气化主要用于生活炊事供气,在供暖方面应用较少,究其原因是由于生物燃气的热值低,焦油含量高。生物质气化供暖同传统化石燃料供暖的最大区别是生物质气化供暖的燃料为生物燃气。
　　本文主要利用Aspen Plus软件建立了生物质气化模型,模拟研究影响生物质气化效率的主要因素,并确定生物质气化过程的最佳工况点。研究发现:当反应温度为800~850℃、作用压力为常压、H2O/C为0.8~1.0,Ca/C为0.6~0.8时,气化效果较好。同时,为了提高生物燃气热值并能更好地处理生物柴油生产过程中产生的粗甘油,本文模拟研究了生物质与粗甘油共气化制取生物燃气的过程,得到的最佳工况点是:反应温度800~850℃、G/B为1.0~1.2、H2O/C为0.8~1.0、压力不大于0.1MPa。
　　利用燃气密度、燃气热值、理论空气需要量、华白数、燃烧速度、燃烧势等燃气可替代指标对生物燃气与常规燃气的可替代性进行研究,并比较分析生物燃气与天然气、人工燃气、沼气的主要区别。结果发现:生物燃气中可燃成分少,燃气热值低,与常规燃气相比不具可替代性。在实际生物质气化过程中应选用其它种类气化剂来代替空气以减少生物燃气中N2的含量。对天津地区某100户居民利用生物质气化气进行供暖的案例进行经济性与“碳减排”研究后发现采用生物质气化供暖可节省运行成本2.1万元/年,减少碳排放920吨/年。
　　最后,利用仿真软件 Simulink对生物燃气在燃气锅炉中的燃烧情况进行模拟。炉膛内温度为880~970K,热辐射量为0.57~0.79MW。当对三种不同生物燃气在锅炉中的燃烧情况进行仿真时发现生物燃气的热值是决定其燃烧性能的关键因素。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究意义与研究内容

第二章 生物质气化及Aspen Plus工艺模拟

2.1 生物质气化原理

2.2 生物质气化设备[56-60]

2.3 农村生物质气化工艺及影响因素

2.4 生物质气化工艺与Aspen Plus模拟

2.5 生物质与甘油共气化模拟

2.6 本章小结

第三章 生物燃气可替代性理论研究与经济性分析

3.1 燃气可替代性研究

3.2生物燃气特性分析

3.3 燃气可替代性研究

3.4 生物燃气经济性分析

3.5 本章小结

第四章 供暖燃气锅炉燃烧仿真

4.1 燃气锅炉基本情况

4.2 燃气锅炉炉膛燃烧数学模型

4.3 Matlab/Simulink仿真图建立

4.4 炉膛燃烧的Simulink仿真

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢