第34卷第3期現(xiàn)代化工2014年3月Modern Chemical industry45生物質(zhì)半焦氣化反應(yīng)的研究進(jìn)展蓋希坤,毛建衛(wèi),楊瑞芹,呂成學(xué),李音(浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)與生物加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江科技學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院,浙江杭州310023)摘要:綜述了生物質(zhì)半焦與不同的氣化介質(zhì)以及與其他原料共氣化反應(yīng)的研究進(jìn)展闡述了物料類別、反應(yīng)條件、氣化介質(zhì)等因素對氣化過程及產(chǎn)物的影響規(guī)律,對比了不同反應(yīng)技術(shù)的差別并指出了存在的主要問題在此基礎(chǔ)上闡明了生物質(zhì)半焦空氣-水蒸汽氣化和生物質(zhì)半焦與煤共氣化將具有更加實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞:生物質(zhì)半焦;氣化;水蒸汽;二氧化碳;共氣化中圖分類號:TK6文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:0253-4320(2014)03-0045-05Progresses of biomass char gasification reactionsGAl Xi-kun, MAO Jian-wei, YANG Rui-gin, Lv Cheng-xue, L YinZhejiang Provincial Key Lab for Chem. Bio. Processing Technology of Farm Products, School of Biological andChemical Engineering, Zhejiang University of Science Technology, Hangzhou 310023, China)Abstract: The research progress of the gasification reactions of biomass char with different gasification media andco-gasification with other raw material is reviewed. The influences of the materials category, the reaction conditions andgasfication media on the gasification process are investigated. The differences among varioiust reaction technologies arecompared. The main problems are pointed out Based on those mentioned above, the gasification of biomass char with air-steam,and co-gasification of biomass char with coal is addressed, which will have a more practical application valueKey words: biomass char; gasification; vapor; carbon dioxide; co-gasification煤、石油和天然氣等化石燃料的長期使用,造成氣化介質(zhì),將半焦的炭轉(zhuǎn)化成氫氣、一氧化碳、甲烷了化石燃料資源的枯竭,也引起了嚴(yán)重的環(huán)境污染二氧化碳等氣體的過程。開展生物質(zhì)半焦氣化反應(yīng)和溫室效應(yīng),因此開發(fā)化石燃料的替代能源越來越的研究,既有助于深入理解生物質(zhì)氣化反應(yīng)機(jī)理,為受到關(guān)注。生物質(zhì)能作為一種新型綠色能源,具有氣化工藝的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),又有利于解決生物來源廣泛、價(jià)格低廉、有害元素含量較低、使用過程質(zhì)快速熱解反應(yīng)副產(chǎn)物生物質(zhì)半焦的利用問題,可中二氧化碳凈排放量為零的優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是最有可以獲得用途廣泛的氣體燃料,對我國能源發(fā)展具有能替代化石燃料的能源。重要意義。本文中對近年來國內(nèi)外生物質(zhì)半焦氣化在生物質(zhì)的現(xiàn)代化利用方式中,生物質(zhì)氣化和反應(yīng)的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。生物質(zhì)快速熱解技術(shù)都備受關(guān)注。生物質(zhì)氣化過程包括生物質(zhì)熱解和半焦氣化2部分,其中,生物質(zhì)半1生物質(zhì)半焦水蒸汽氣化反應(yīng)焦的氣化速率決定了生物質(zhì)的氣化過程,因此,生物生物質(zhì)半焦水蒸汽氣化反應(yīng)生成的H2、CH4較質(zhì)半焦的氣化反應(yīng)是生物質(zhì)氣化過程的核心。多,CO2、CO等含量相對較少,有利于可燃?xì)獾倪M(jìn)生物質(zhì)快速熱解技術(shù)由于生成能量密度高的液步處理,因而是最有應(yīng)用前景的一種氣化工藝。其體燃料能夠消除地域和季節(jié)性對生物質(zhì)能大規(guī)模主要的化學(xué)反應(yīng)如下:應(yīng)用的限制,成為了國內(nèi)外學(xué)者研究的重要課題,但C+H2O→→C0+H2是,關(guān)于熱解副產(chǎn)物的利用方面研究較少,生物質(zhì)快C+2H2→→CH4速熱解生成大量的副產(chǎn)物生物質(zhì)半焦,除去通過燃CH4+H2O→→C0+3H2(3)燒為快速熱解反應(yīng)提供熱量外仍有大量剩余,因此,國內(nèi)外研究者對生物質(zhì)半焦的水蒸汽氣化反應(yīng)迫切需要為生物質(zhì)半焦的利用找到出路。生物質(zhì)半做了大量研究,其中,不同影響因素對氣化反應(yīng)的影焦是優(yōu)質(zhì)的氣化原料,生物質(zhì)半焦氣化就是以生物響規(guī)律是研究的重點(diǎn)。首先,半焦的物料特性是影質(zhì)半焦為原料以空氣、氧氣、水蒸汽、二氧化碳等為響氣化反應(yīng)中國煤化工m等"采用熱收稿日期:2013-11-04;修回日期:2014-01-29CNMHG基金項(xiàng)目:浙江省教育廳科研項(xiàng)目(Y201327544);浙江科技學(xué)院科研啟動基金項(xiàng)目(F01103002)作者簡介:蓋希坤(1982-),男,博士,講師,主要從事生物質(zhì)能源工藝與設(shè)備一體化研究,0571-85070393,gaixikun@163.com。46現(xiàn)代化工第34卷第3期重分析儀研究了向日葵殼、松果、油菜籽、棉花垃圾率。當(dāng)氣化溫度為850℃,S/B為0.165時(shí),富氫氣和橄欖廢棄物5種半焦與水蒸汽和氮?dú)獾幕旌蠚饣w的產(chǎn)量達(dá)到最大。 Fushimi等8研究了不同濃度反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),生物質(zhì)半焦的氣化反應(yīng)特性與原的氫和焦油對木質(zhì)生物質(zhì)半焦氣化的反應(yīng)速率的影料中灰分和固定炭的含量密切相關(guān)低灰分濃度和響發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)半焦水蒸汽氣化可以分為2個(gè)階段高固定碳含量的生物質(zhì)半焦更適合作為氣化反應(yīng)的與第一階段(即相對質(zhì)量大于04)相比,第二階段原料。 Dupont等2研究了不同的木焦對水蒸汽氣氣化速率增加。反應(yīng)系統(tǒng)中的氫分壓和氣相焦油能化動力學(xué)的影響發(fā)現(xiàn),不同的木焦的平均反應(yīng)速率夠抑制生物質(zhì)半焦的氣化,氫對生物質(zhì)氣化的抑制差異很大,這些差異與生物物種和年齡無關(guān),而與無作用是通過在第一階段的反向氧交換反應(yīng)引起的,機(jī)元素鉀/硅有關(guān),半焦中鉀元素對氣化反應(yīng)具有催在第二階段,半焦對游離的氫的吸附能夠減小氫分化作用,而硅對反應(yīng)具有抑制作用。壓對氣化反應(yīng)的抑制反應(yīng)。 Chaudhari等在固定為了揭示水蒸汽氣化反應(yīng)中生物質(zhì)半焦的行為中研究了2種不同的生物質(zhì)半焦的氣化反應(yīng)特變化及反應(yīng)機(jī)理 Keown等研究了一種澳大利亞性,發(fā)現(xiàn)氣化溫度在700℃,水蒸汽流量為1.25甘蔗渣熱解半焦在氣化過程中結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性的變10g/(hg)的條件下,H2摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值化,研究發(fā)現(xiàn)半焦氣化后會導(dǎo)致與空氣的反應(yīng)性明5%。在實(shí)驗(yàn)考察范圍內(nèi),H2和CO總摩爾分?jǐn)?shù)在顯降低,半焦反應(yīng)性的降低不僅是因?yàn)闅饣^程中80%左右變化。 Susanna等0-1研究了流化床中干固有催化劑的揮發(fā)造成的,還在于在反應(yīng)過程中,反污泥半焦的氣化反應(yīng)特性,研究發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)溫度應(yīng)的中間產(chǎn)物進(jìn)入生物質(zhì)半焦內(nèi)層,從而導(dǎo)致生物的升高,半焦氣化反應(yīng)性增大,作者還將無擴(kuò)散效應(yīng)質(zhì)焦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了劇烈變化。付鵬等“在固時(shí)半焦反應(yīng)性的表達(dá)式表示為溫度、氣體反應(yīng)物的定床反應(yīng)器上研究了谷殼熱解焦氣化過程中顆?？追謮?CO2和H2O)和轉(zhuǎn)化率的函數(shù),當(dāng)半焦粒徑大隙結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)的改變。研究發(fā)現(xiàn),半焦顆粒具于1.2mm時(shí),該表達(dá)式適用于每個(gè)反應(yīng)。有較為連續(xù)和完整的孔分布系統(tǒng)。隨著氣化反應(yīng)的研究者們建立了各種模型,期望能夠準(zhǔn)確地描進(jìn)行,谷殼焦的BET比表面積和微孔比表面積均先述生物質(zhì)半焦氣化行為。趙輝等2采用未反應(yīng)收增大后減小,并在氣化轉(zhuǎn)化率為48.6%時(shí)達(dá)到最大縮核模型描述了白松、鋸末與稻殼3種生物質(zhì)半焦值210.45和147.14m2/g;半焦顆粒的平均孔徑則在1000~1300℃條件下的水蒸汽氣化反應(yīng)特性,呈現(xiàn)先迅速減小后稍有增大的趨勢,在轉(zhuǎn)化率為研究發(fā)現(xiàn),提高氣化反應(yīng)溫度,氣化反應(yīng)速率加快35.4%時(shí)達(dá)到最小值294m。研究者還用分形維同時(shí)可以提高CO的產(chǎn)量和CO/CO2的比值;半焦數(shù)描述了焦顆粒內(nèi)部孔隙表面形態(tài)的復(fù)雜程度,發(fā)的等溫反應(yīng)性隨著碳轉(zhuǎn)化率的提高呈現(xiàn)先增加后減現(xiàn)氣化過程中焦顆粒孔隙表面分形維數(shù)的變化趨勢小的趨勢,在0.3~0.4時(shí)達(dá)最大。 Dupont等2研與平均孔徑的變化趨勢相反。 Klose等S研究了山究發(fā)現(xiàn),木焦的平均反應(yīng)速率與無機(jī)元素鉀/硅有毛櫸木半焦和油椰子殼半焦在水蒸汽和CO2氣氛關(guān),因而建立了一種顆粒模型,該模型引人了1個(gè)積中的氣化反應(yīng),發(fā)現(xiàn)氣化反應(yīng)速率與半焦的活性表分參數(shù)用來描述每個(gè)樣品添加用于其他的樣品,發(fā)面積呈比例關(guān)系。Xu1等對比研究了生物質(zhì)半焦現(xiàn)該參數(shù)和鉀/硅比例之間有很好的相關(guān)性。Mat與煤焦的氣化反應(yīng),利用掃描電子顯微鏡觀察生物umoo等在下落式管式爐中研究了氣化溫度、氣質(zhì)半焦和煤焦的微觀結(jié)構(gòu),研究發(fā)現(xiàn)煤焦具有較大化介質(zhì)、分壓、半焦粒徑和表面積等條件對日本雪的孔徑,但相對于煤焦,生物質(zhì)焦更無定形,能夠促松、日本雪松樹皮、硬木混合物和結(jié)縷草4種生物質(zhì)進(jìn)氣化反應(yīng)速率半焦氣化過程的影響,發(fā)現(xiàn)隨機(jī)孔模型是最適合描除了生物質(zhì)半焦本身的性質(zhì)能夠影響氣化反述生物質(zhì)半焦氣化過程的模型。應(yīng),反應(yīng)條件的改變也是影響水蒸汽氣化的重要因素。Yan等研究了床層溫度和蒸汽流量對松木屑2生物質(zhì)半焦二氧化碳?xì)饣磻?yīng)半焦氣化反應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)在床層溫度600國內(nèi)外大量研究證明-1,半焦與水蒸汽氣化850℃,蒸汽流量為0~0.357g/(min·g)生物質(zhì)焦的反應(yīng)速率要中國煤化工,但是生物質(zhì)半研究范圍內(nèi)隨著氣化反應(yīng)溫度的升高和水蒸汽流焦的CO2CNMHG放,更為重要的量的適當(dāng)增大,干氣產(chǎn)量和半焦轉(zhuǎn)化率增大,但是過是碳與CO2反應(yīng)是氣化反應(yīng)過程中的一個(gè)重要反量的水蒸汽流量會降低干氣產(chǎn)率和半焦的轉(zhuǎn)化效應(yīng),因此,一直是國內(nèi)外許多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。2014年3月蓋希坤等:生物質(zhì)半焦氣化反應(yīng)的研究進(jìn)展47李燁等研究了不同熱解溫度制備的稻秸稈和麥秸稈焦的CO2氣化反應(yīng)特性,研究發(fā)現(xiàn),熱解3生物質(zhì)半焦的空氣氣化溫度較低時(shí),秸稈焦中含有未析出的焦油,因而BET生物質(zhì)半焦空氣氣化反應(yīng)采用空氣作為氣化介比表面積極小,隨熱解溫度的上升,稻秸稈和麥秸稈質(zhì),其原理主要是生物質(zhì)半焦與空氣中的氧氣發(fā)生焦的BET表面積均明顯增加,而氣化反應(yīng)活性卻有燃燒反應(yīng),生成的CO2與半焦進(jìn)一步反應(yīng)生成CO所下降;隨氣化溫度增加,稻秸稈和麥秸稈焦的碳主要的化學(xué)反應(yīng)如下:轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率都呈上升趨勢,計(jì)算出稻秸稈C+O2和麥秸稈焦的表觀活化能范圍分別為183.58C+CO2→→2C0(5)196.50k丿/mol和147.27~184.0lkJ/molBlasi等2)在固定床反應(yīng)器上研究了小麥秸為了確定生物質(zhì)半焦氣化過程中可能發(fā)生的擴(kuò)稈橄欖和葡萄皮廢棄物熱解生成的半焦與空氣氣散和表面反應(yīng)的現(xiàn)象,Mani等研究了溫度化的特性反應(yīng)在10K/min的升溫速率和873K的(750~900)和粒徑(60-925μm)對小麥秸稈半最終溫度的非等溫條件下進(jìn)行,研究發(fā)現(xiàn)半焦的反焦氣化反應(yīng)速率的影響。研究發(fā)現(xiàn)氣化反應(yīng)速率應(yīng)性隨轉(zhuǎn)化率的增加而不斷增加,總體表現(xiàn)為先取隨溫度的增加而增加,并隨著粒徑的增加而減小,高得一個(gè)最大值減少或基本保持不變,然后再增加的溫和大顆粒尺寸條件下,物理因素的影響是突出的趨勢,其中橄欖皮半焦反應(yīng)性最好,而葡萄渣最差。研究的溫度范圍內(nèi),半焦氣化遵循化學(xué)控制的反應(yīng)分析原因可能是反應(yīng)過程中表面積的發(fā)展和灰含量機(jī)制,細(xì)粉顆?？讛U(kuò)散的影響可以忽略不計(jì)的相對增加造成的Mitsuoka等8研究反應(yīng)溫度、CO2濃度、堿金張巍巍等使用 Aspen Plus過程模擬軟件對屬和堿土金屬對日本檜木半焦氣化反應(yīng)的影響時(shí)發(fā)熱解后生成的生物質(zhì)半焦的空氣氣化進(jìn)行了模擬計(jì)現(xiàn),在較高的溫度(1173-1223K),半焦氣化速率算,得出結(jié)論,生物質(zhì)熱解終溫為300℃時(shí)生成的半隨著CO2濃度的增加而增加,但在較低的溫度焦最適合氣流床氣化;氣化溫度和碳轉(zhuǎn)化率隨著(1123K),氣化速率反而在CO2的體積分?jǐn)?shù)為0/C摩爾比的增加而升高,O/C摩爾比在09~1.80%處下降高CO2濃度對半焦氣化速率有抑制作氣化溫度可達(dá)到1056℃,此時(shí)冷煤氣效率、合成氣用;鉀和鈣化合物的存在能夠促進(jìn)檜木半焦的CO2熱值和有效氣產(chǎn)率達(dá)到最佳值,冷煤氣效率為氣化反應(yīng)性。 Vamyuka等9研究了廢棄生物質(zhì)半81%,煤氣熱值為5958kJ/m3,碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)到焦的無機(jī)成分對氣化反應(yīng)特性的影響,發(fā)現(xiàn)半焦的99.59%。氣化過程大部分發(fā)生在800~950℃,由于廢紙?zhí)枯^生物質(zhì)半焦與空氣氣化反應(yīng)具有所需設(shè)備相對高的比表面積,因而具有最大反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率。比較簡單、運(yùn)行成本低、原料適應(yīng)性強(qiáng)、燃料適用性以半焦的堿金屬和堿土金屬的碳酸鹽和硫酸鹽為催廣等優(yōu)點(diǎn)。但是由于采用空氣作為氣化介質(zhì),一方化劑,可以導(dǎo)致其氣化反應(yīng)在較低的溫度下開始。面,氣體產(chǎn)物中有大量的氮?dú)?導(dǎo)致生成的氣體熱值米鐵等用收縮核模型描述了花生殼、谷殼、較低;另一方面,由于生成的CO極易與氧氣反應(yīng)生甘蔗渣和松木屑4種生物質(zhì)半焦的氣化行為,并求成CO2,為了提高氣化反應(yīng)的產(chǎn)氣率和合成氣熱值,出了4種生物質(zhì)焦的反應(yīng)動力學(xué)參數(shù),在不同的必須控制反應(yīng)系統(tǒng)中空氣的量,因此,必須控制反應(yīng)CO2分壓下進(jìn)行了花生殼焦的反應(yīng)性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)花條件在低過?？諝庀禂?shù)下發(fā)生不完全燃燒化學(xué)生殼焦的反應(yīng)性正比于反應(yīng)氣體濃度。肖瑞瑞反應(yīng)。等2研究了半焦粒徑、熱解制焦溫度以及熱解制焦氣氛對碳轉(zhuǎn)化率的影響,采用隨機(jī)孔模型、未反應(yīng)芯4催化氣化縮核模型和混合模型對生物質(zhì)半焦氣化反應(yīng)速率隨為了加快生物質(zhì)半焦的氣化反應(yīng)速率,一些研碳轉(zhuǎn)化率變化的趨勢進(jìn)行了擬合求解研究發(fā)現(xiàn)粒究者對生物質(zhì)半焦的催化氣化反應(yīng)進(jìn)行了研究。常徑愈小半焦的轉(zhuǎn)化率愈高;稻草半焦的氣化反應(yīng)活用的催化劑為堿金屬、堿土金屬催化劑,一般采用干性隨熱解溫度的升高呈先增大后減小的趨勢,并在混或濕法浸中國煤化工熱解溫度為400℃時(shí)達(dá)到最大值;相比于未反應(yīng)芯CNMHGg和Fe5種金縮核模型和混合模型,隨機(jī)孔模型擬合反應(yīng)速率隨屬催化劑對杉木半焦CO2催化氣化反應(yīng)的影響,并碳轉(zhuǎn)化率的變化效果最好。采用XRD和SEM對半焦的碳化程度、晶型結(jié)構(gòu)和48現(xiàn)代化工第34卷第3期形態(tài)進(jìn)行了表征。研究發(fā)現(xiàn),5種金屬催化劑均提高了杉木半焦氣化反應(yīng)活性,這是由于各金屬及其6生物質(zhì)半焦與煤共氣化化合物在半焦表面形成了“斑點(diǎn)”狀的活化中心點(diǎn),由于生物質(zhì)半焦的能量密度較低,氣化溫度較這些活化點(diǎn)能夠促進(jìn)氣化反應(yīng)的進(jìn)行;催化作用順低,加上原料受季節(jié)的影響較大,因而生物質(zhì)半焦單序?yàn)镵>Na>Ca>Fe>Mg,Na和Ca的加入促進(jìn)了獨(dú)氣化生產(chǎn)規(guī)模受到了限制,而我國煤炭資源豐富,晶體的成型,而Mg的加入增強(qiáng)了半焦中碳的有序?yàn)榇搜芯空邔ι镔|(zhì)半焦與煤的共氣化進(jìn)行了化程度,削弱了催化效果。研究肖瑞瑞等23采用恒溫?zé)嶂胤治龇▽Φ静莸拇哙噭Φ?研究了低溫?zé)峤馍傻牡径挵虢购突瘹饣磻?yīng)動力學(xué)進(jìn)行了研究,研究發(fā)現(xiàn),加入催化神府煤在CO2氣氛下的非等溫混合氣化反應(yīng)。研劑后半焦的氣化反應(yīng)活性增大,活性順序?yàn)?加入究發(fā)現(xiàn),2種半焦在超過800℃的高溫氣化階段具有K半焦>加入Ca2半焦>加入Mg半焦>原半明顯的協(xié)同作用,添加稻稈半焦后的煤焦氣化反應(yīng)焦>酸洗后半焦。采用修正隨機(jī)孔模型對氣化反應(yīng)速率顯著提高,氣化反應(yīng)結(jié)束溫度降低25~28℃,轉(zhuǎn)化速率與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系進(jìn)行了擬合計(jì)算,得到生最大失重速率提高22%左右。任海君等以晉城物質(zhì)焦氣化的活化能和指前因子。無煙煤和肉骨粉快速熱解制備的焦為原料,在熱天Larijani等考慮到棕櫚空果束灰富含鉀,可平上采用等溫?zé)嶂胤ㄑ芯苛嗣航?肉骨粉焦混合物被用作天然催化劑,研究了各種棕櫚空果束灰濃度的水蒸汽氣化反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)肉骨粉焦占混合(質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0到12.5%)對棕櫚殼半焦氣化的促焦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%~80%時(shí),煤焦的氣化反應(yīng)速進(jìn)作用。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)棕櫚殼半焦加入10%棕櫚空率隨肉骨粉焦含量的增加而增大;因?yàn)槿夤欠劢购視r(shí),氣化反應(yīng)活性最高。采用隨機(jī)孔隙模型有較高的Na、Ca等元素,對煤焦氣化有催化作用確定了800~900℃催化氣化的動力學(xué)參數(shù),計(jì)算得使得煤焦的氣化反應(yīng)性得到了顯著提高。Zhu到半焦催化氣化的活化能為158.75kJ/mol,半焦反等研究了稻草與煤混合共熱解半焦的催化氣化應(yīng)速率與氣化溫度呈線性關(guān)系,。反應(yīng),發(fā)現(xiàn)當(dāng)熱解溫度為750℃時(shí),共熱解半焦堿金在生物質(zhì)半焦的氣化過程中添加催化劑,能夠?qū)俸窟_(dá)到最高,活性最佳。有效增加半焦反應(yīng)表面的活性部位數(shù)和活性表面綜合以上分析發(fā)現(xiàn),生物質(zhì)半焦與煤(煤焦)的積降低反應(yīng)活化能從而提高氣化反應(yīng)速率,最終共氣化反應(yīng)具有協(xié)同效果,由于煤的氣化溫度較高,達(dá)到提高生物質(zhì)利用效率的目的。因此與生物質(zhì)半焦共氣化時(shí)能夠顯著提高氣化效5生物質(zhì)半焦與混合氣化介質(zhì)共氣化率,另外,生物質(zhì)半焦中含有的堿金屬元素能夠?qū)γ航箽饣鸬酱呋饔?因此,研究生物質(zhì)半焦和煤生物質(zhì)半焦與水蒸汽和CO2氣化都是強(qiáng)吸熱(煤焦)的共氣化具有重要意義。反應(yīng),要維持反應(yīng)的進(jìn)行必須提供大量熱量;而生物質(zhì)半焦在氧氣或者空氣介質(zhì)中的氣化反應(yīng)由于發(fā)生7結(jié)語燃燒反應(yīng),可放出大量熱量,因此,研究者研究了生綜合以上分析發(fā)現(xiàn),國內(nèi)外研究者對生物質(zhì)半物質(zhì)半焦在混合氣化介質(zhì)中的氣化反應(yīng)。焦水蒸汽氣化、二氧化碳?xì)饣⒖諝鈿饣?、催化氣?He等2研究了生物質(zhì)快速裂解生成的副產(chǎn)物以及在混合氣化介質(zhì)中的共氣化、與煤共氣化等進(jìn)生物質(zhì)半焦在空氣和水蒸汽為氣化介質(zhì)的氣化反行了大量的研究工作,取得了階段性的研究成果。應(yīng),氣化反應(yīng)在一個(gè)燃燒室和氣化爐被合并成一個(gè)但是,由于研究更多停留在反應(yīng)條件的探索層面,且旋風(fēng)爐中進(jìn)行。研究了當(dāng)量比(ER)和水蒸汽半焦結(jié)論不具普遍性,至今對機(jī)理解釋沒有定論,因此,比(S/C)對氣化反應(yīng)特性的影響。結(jié)果表明,增加還需深入了解生物質(zhì)半焦氣化反應(yīng)特性,從半焦組ER導(dǎo)致反應(yīng)器溫度升高和干氣產(chǎn)量、氫產(chǎn)量和二分或者元素組成以及高溫條件下氣化介質(zhì)性質(zhì)變化氧化碳轉(zhuǎn)換效率增加。引人蒸汽促進(jìn)了氣體的質(zhì)對反應(yīng)的影響等角度去分析氣化機(jī)理結(jié)論更具有量,但是過度的蒸汽將降低反應(yīng)堆的溫度和降低氣普遍意義。中國煤化工體的質(zhì)量。在最佳的實(shí)驗(yàn)條件(ER=0.36,S/C=另一方CNMHG展的角度分析,0.45),脫除焦油后的氣體收率達(dá)到3.72m3/kg和今后還應(yīng)該繼續(xù)深入開展生物質(zhì)半焦水蒸汽與空氣燃料氣體的LHV是4163kJ/m3。(或氧氣)的混合氣化以及生物質(zhì)半焦與煤共氣化2014年3月蓋希坤等:生物質(zhì)半焦氣化反應(yīng)的研究進(jìn)展的研究,以解決氣化反應(yīng)所需的熱量供應(yīng)問題和生rolysis heating rate on the steam gasification rate of large wood cha物質(zhì)半焦原料供給的地域性和季節(jié)性問題。articles[J].Fuel2006,85(10/11):1473-1482.[15]Ahmed I 1, Gupta A K Kinetics of woodchips char gasification with參考文獻(xiàn)steam and carbon dioxide[J]. Applied Energy, 2011, 88(5)[1] Haykini-Acma H, Yaman S, Kucukbayrak S Gasification of biomass1613-1619chars in steam nitrogen mixture[ J]. Energy Conversion and Man[16]李燁吳幼青顧菁,等秸稈焦的表面特征及CO2氣化反應(yīng)性agement,2006,47(7/8):1004-1013的研究[J].太陽能學(xué)報(bào),2009,30(9):1258-1263[2]Dupont Capucine, Nocquet Timothee, Jose Augusto Da Costa Jr,et[17] Mani Thilakavathi, Mahinpey Nader, Murugan Pulikesi. Reactional. Kinetic modelling of steam gasification of various woody biomasskinetics and mass transfer studies of biomass char gasification withchars: Influence of inorganic elements[J]. Bioresource TechnologyCO2[J]. Chemical Engineering Science, 2011, 66(1): 36-41[18]Mitsuoka Keiichirou, Hayashi Shigeya, Amano Hiroshi, et al. Asif[3]Keown Daniel M, Hayashi Jun- lchiro, Li Chun Zhu Drastic changescation of woody biomass char with CO2: The catalytic effects of Kin biomass char structure and reactivity upon contact witr gasification reactivity[J. Fuel Processing[J].Fuel,200887(7):1127-1132Technology,2011,92(1):26-3[4]付鵬胡松,向軍,等.氣化過程中谷殼焦顆?？紫督Y(jié)構(gòu)及分形[19] Vamvuka D, Karouki E, Sfakiotakis S Gasification of waste biomass特性的演化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,28(13):276-281chars by carbon dioxide via thermogravimetry. Part 1: EHect of[5]Klose Wolfgang, Molki Michael. On the intrinsic reaction rate of bieral matter[J]. Fuel, 2011, 90(3): 1120-1127omass char gasification with carbon dioxide and steam[J]. Fuel[20]米鐵陳漢平.生物質(zhì)半焦氣化的反應(yīng)動力學(xué)[冂]太陽能學(xué)2005,84(7/8):885-892報(bào),2005,26(6)[6] Xu Qixiang, Pang Shusheng, Levi Tana Reaction kinetics and pro-[21]肖瑞瑞陳雪莉,王輔臣,等.生物質(zhì)半焦CO2氣化反應(yīng)動力學(xué)ducer gas compositions of steam gasification of coal and biomass研究[J].太陽能學(xué)報(bào),2012,3(2):236blend chars, part 1: Experimental investigation[ J].Chemical Engi-[22 Blasi Colomba Di, Buonanno Federico, Branca Carmen. ReactivitiesScience,2011,66(10):2141-2148biomass chars in air[ J]. Carbon, 1999, 37(8): 1227[7 Yan Feng Luo Si-yi, Hu Zhi-quan, et al. Hydrogen-rich gas produc-1238.tion by steam gasification of char from biomass fast pyrolysis in a[23]張巍巍陳雪莉,王輔臣,等,基于 ASPEN PLUS模擬生物質(zhì)氣fixed-bed reactor: Influence of temperature and steam on hydrogen流床氣化工藝過程[J].太陽能學(xué)報(bào),2007,28(12):1360yield and syngas composition[J]. Bioresource Technology, 201001(14):5633-563724] Huang Yanqin, Yin Xiuli, Wu Chuangzhi, et al. Effects of metal cat-[8 Fushimi Chihiro, Wada Tomoko, Tsutsumi Atsushi. Inhibition ofity of biomass char[J].Biotechsteam gasification of biomass char by hydrogen and tar[J].Biomassand Bioenergy,2011,35(1):179-185[25]肖瑞瑞,楊偉,于廣鎖生物質(zhì)半焦的催化氣化動力學(xué)特性[9]Chaudhari S T, Dalai A K, Bakhshi NN. Production of hydrogen[].化工進(jìn)展,2013,32(2):460-465and or syngas( H,+ Co)via steam gasification of biomass-derived[26] Lahijani Pooya, ZainalZainal Alimuddin, Mohamed Abdul Rahchars[ J]. Energy Fuels, 2003, 17(4): 1062-1067et al. Ash of palm empty fruit bunch as a natural catalyst for10] Susanna Nilsson, Alberto G6mez-Barea, Diego Fuentes Cano. Gasifipromoting the CO2 gasification reactivity of biomass char[J].Biorecation reactivity of char from dried sewage sludge in a fluidized bedsource Technology, 2013, 132: 351-355[刀].Fuel,2012,92(1):346-353[ 11] Susanna Nilsson, Alberto Gomez-Barea, Pedro Ollero Gasification of[27] He Pi-wen, Luo Si-yi, Cheng Gong, et al. Gasification of biomasshar from dried sewage sludge in fluidized bed Reaction rate inchar with air-steam in a cyclone fumace [ J]. Renewable Energymixtures of CO2 and H2o[J].Fuel, 2013, 105: 764-7682012,37(1):398-402.2]趙輝周勁松曹小偉等生物質(zhì)半焦高溫水蒸汽氣化反應(yīng)動28]鄧劍羅永浩張?jiān)屏恋壬镔|(zhì)半焦與煤混合氣化協(xié)同作用力學(xué)的研究[].動力工程,2008,28(3):453-458的動力學(xué)研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2012,40(8):943-951[13]Matsumoto K, Takeno K, Ichinose T, et al. Gasification reaction ki[29]任海君張永奇,房倚天,等煤焦與生物質(zhì)焦共氣化反應(yīng)特性netics on biomass char obtained as a by-product of gasification in研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2012,40(2):143-148an entrained-flow gasifier with steam and oxygen at 900-1 000C[30] Zhu W中國煤化工 Ie gasfication o[].Fuel,2009,88(3):519-527.四LNMH”mh14]Mermoud F, Salvador S, Van de Steene L, et al. Influence of the py