PDF《生物质催化气化制取富氢燃气的研究》

1 还可发现 ,木粉粒度的大小也会影响氢 的产出.这可以解释为 ,对于粒度较小的生物质颗 粒 ,其热解、 气化过程主要是由反应动力学控制的 ;

当粒度增大时 ,热解产生的挥发分再过壁面比较困 难 ,这时气化过程主要是由气体扩散控制的[16 ,17] .

312 温度的影响 温度是影响实验结果的一个重要参数 ,本实验 保持其他实验参数不变 ( ER =

0122 , S/ B = 217) ,使 反应器温度以

50 ℃ 的增量从

700 ℃ 增加到

900 ℃, 实验结果如图

2 所示. 图2表明 ,产气率随着温度升高而增加 ,这一方 面是由于温度升高 ,反应速度加快 ;

另一方面是由于 温度升高有利于吸热反应 (4) ―(7) 向右进行 ,从而 生成更多的 H2 和其他气体.相应地 ,氢产率和 HYP

2 3 环境污染治理技术与设备4卷表1生物质催化气化制氢典型实验结果 Table

1 Experimental results of biomass catalytic gasification for hydrogen production 实验序号

2 3

4 5

6 7 进料速率 (kg/ h)

015 015

015 015

015 015 木粉平均粒度 (mm)

0138 0138

0138 0138

0138 0153 催化剂 ― ― ― 白云石 镍基 镍基 使用方式 ― ― ― 流化床内 固定床 固定床 温度( ℃ )

800 800

800 800

800 800 当量比(ER)

0125 0123

0123 0134

0123 0123 水蒸气与生物质比率

0 1137

2173 0197

1156 1156 燃气成分 (不计 N2) H2

23181 31149

30172 45148

43147 44148 O2

0195 0134

0162 0128

0121 0113 CH4

8146 7178

7168 8171

6120 4142 CO

43138 38147

38158 22127

22143 17105 CO2

19141 18132

18140 20176

26105 32194 C2H4

3166 3125

3155 2109

1132 0179 C2H6

0116 0112

0120 0105

0108 0103 C2H2

0117 0122

0125 0135

0115 0110 低位热值 (LHV , kJ/ Nm3 )

7311 8331

8397 7218

7587 5680 氢产率 (g/ kg 生物质 ,湿基)

2517 4713

4615 5711

8219 5616 潜在氢产率 (g/ kg 生物质 ,湿基)

135 190

187 147

191 108 图2温度对氢产率和气体产率的影响 (ER = 0.

22 ;

S/ B = 2. 7) Fig.

2 Hydrogen and gas yields as a function of temperature 均随着温度升高而增加.氢产率从

22 g 增加到

70 g/ kg 生物质 (湿基) ,HYP 从137 g 增加到

207 g/ kg 生物质(湿基) . C + H2O = CO + H2 -

131 kJ (4) C + CO2 = 2CO -

172 kJ (5) CH4 + H2O = CO + 3H2 -

206 kJ (6) CH4 + 2H2O = CO2 + 4H2 -

165 kJ (7) 由图

2 还可以发现 ,当温度高于

800 ℃ 后,HYP 的增加变得缓慢.因而 ,从经济性方面考虑 ,在生物 质气化制氢过程中 ,不宜运用较高的温度.图2还表明 :由于大量 CO 等气体的存在 ,使HYP 远远高于 实际的氢产率. 图3当量比 ER 对氢产率和气体产率的影响 (温度 =

800 ℃,S/ B = 1. 56) Fig.

3 Hydrogen and gas yields as a function of ER

313 ER的影响 在本研究中 ,保持其他条件 (温度 =

800 ℃, S/ B = 1156) 不变 ,使ER 从0119 增加到

0127 ,实验结 果如图

3 所示.图3显示 ,在ER 从0119 增加到

0127 的过程中 ,气化产气率、 产氢率和 HYP 均呈现 增加后减少的趋势.

3 3

11 期 吕鹏梅等 :生物质催化气化制取富氢燃气的研究 ER 不是独立的 ,它与运行温度是相互联系的 , 高的 ER 对应于高的气化温度.因而 ER 对于实验 结果的影响是双方面的 :高的 ER 对应着高的气化 温度 ,在一定条件下 ,气化温度升高使反应速率增 强 ,燃气质量提升 ,这是正面影响 ;

高的 ER 意味着 有更多的氧化反应发生 ,使燃气质量下降 ,这是负面 影响. 如图