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【6h】

生物质制液体燃料耦合系统模拟优化研究

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摘要

传统能源资源储量的不断减少以及环境状况的日益恶化已经引起了广泛传播的人类危机感，不论是从国家或者个人的需求角度出发，发展低污染环境友好型可再生新能源已到了刻不容缓的地步。
　　作为唯一可以直接转化为液体燃料的新能源品种生物质原料，其开发利用已经获得了各界关注，其发展速度也令世人称奇。本文在分析了大量相关文献的基础上，结合小型生物质气流床气化装置，建立了生物质气化合成二甲醚燃料的热力学模型，开展了气化合成耦合系统的优化模拟、气化气净化处理等方面的研究。
　　选取了十种常见的原料包括粮食作物、林业植物、棉麻类作物、藻类、有机废弃物以及传统煤等，运用Gibbs自由能法进行了模拟气化研究。发现过高的O含量会造成生物质原料的最佳气化温度相较于煤偏低，比一般的陆生植物拥有更高的H含量和较低的O含量的微藻在这方面表现稍好。CO2和水蒸气添加剂在高温气化条件下对有效气含量的影响不明显，但是可以起到调节氢碳比的作用。
　　为了探究适合生物质原料气化合成二甲醚的工艺流程，本文选择了四种路径进行了模拟分析研究。经过计算发现随着气化温度的升高系统效率存在峰值，过高或过低的气化剂量都会影响二甲醚的产率。同时还发现压缩功消耗对系统效率影响在1.2％左右，且烘焙预处理可以提高系统效率1.9％并增产二甲醚6％。通过与无变换流程的比较，还发现设置变换环节可以有效降低气化过程的有效能损失。
　　在对生物质高温气化气中硫化物含量进行实验研究时发现，硫化物含量在1000℃以下时会有峰值出现，随着温度继续升高则急速下降，说明高温有利于污染物的脱除；当气化剂O2的通入量增加时，则硫化物含量增加，可见在允许的情况下减少气化剂的量有利于减少硫化物排放形成。另外对活性炭干法脱除微量H2S气体的实验表明，通过提供碱性表面水膜环境以及适合的活性中心可以增加活性炭的硫容，使之拥有更好的脱除特性。

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