生物质气化过程温度场特征研究
文献综述
本课题研究意义
在生产技术日益发展的当今社会中自然资源日益枯竭，而作为蕴藏在生物质中的能量的生物质能是可再生能源，而且还是唯一一种可存储和可运输、生产过程简单、取材便捷、普遍而又廉价的可再生能源，但这种资源仍未得到充分的利用。因此，大力发展具有巨大资源潜力的生物质可再生能源，显然成为了人们面临的一项重大问题。生物质气化技术是将固态生物质燃料以及液态生物质燃料转化为气体燃料的热化学反应，在该热化学反应过程中，大大提高了生物质的燃烧效率，所以充分利用生物质气化技术有利于缓解能源问题，解决现有的以化学燃料为主的能源结构难以满足经济发展的需要。
化石能源的燃烧排放的温室气体，直接造成了生态环境的破坏，甚至加剧了全球气候变暖，据统计，化石能源燃烧产生的二氧化碳排放量占全球人类活动产生的二氧化碳排放量的73.8%[1]。生物质对环境有重大的影响[2]，利用生物质气化技术可以实现CO2的零排放。从而有效地防止了CO2的释放对环境的危害，进而从根本上有效地解决能源消耗带来的温室效应问题。因为不会遗留有害物质或改变自然界的生态平衡，所以有利于改善生态环境。
生物质气化的经济性主要体现在生活供气方面的效益：将利用生物质气化产生的燃气为居民提供日常使用。在成本上看，生物质燃气成本与使用蜂窝煤燃料的成本基本上差不多，但与使用液化气燃料相比较来讲明显是降低了不少。但由于生物质本身具有非常大的局限性，其回收成本高、容易受季节性影响、技术还不够完善等原因以及气化供气系统需要专门的运行人员操作和大量的投资，所以当供气的规模较小的情况下项目的经济效益并不乐观，甚至亏损都是有可能出现地。由于生物质盈利及项目回收的可能性不是太大，因此生物质气化供气项目一般只能作为社会公益性项目来进行。由于生物质能源与天然气、燃料油等化石燃料相比单位热量成本明显低，所以如果能使用生物质能代替天然气、石油等高价能源，可以有效降低企业生产成本，显著提高企业经济效益，创造更多的社会和经济价值。
温度是生物质气化过程一个中间变量，一方面，它对气化产物分布、产品气的组成、产气率、气体热值等都有很大的影响，另一方面它也受到其他变量诸如引风量的影响。因此，开展生物质气化过程温度场特征研究有望为生物质气化工艺的优化提供理论指导。
国内外研究现状
生物质气化过程中有关温度的研究主要为温度对气化产物分布、产气率、气体热值、产品气的组成等方面的影响[3]。在对木屑气化制氨合成气工艺研究中[4]，白轩认为当温度达到770℃左右时CmHn含量出现了极大值，而后发现了含量降低；此现象充分说明了由于液体部分的减少造成了气体产气率的增加。在燃料化学学报中的生物质在流化床中的热解和气化研究一文中[5]，学者苏学泳、王智微在对不同气体产率、成分在反应温度不同的情况下对生物质流态化的研究，得出的结论为：伴随着温度的升高，生物质气化的产气率增加、H2在气体产物中体积分率增加，热值降低，CO的含量有所下降。在生物质气化影响因素的分析一文中[6]，车丽娜认为：气化温度是生物质气化过程中一个很重要的参数,温度通过对物料反应过程中的吸放热等可逆反应、产气的速率进行影响,从而最终影响到产品气的组成、热解气热值、产气率、气化产物分布等诸多因素。山东大学的盖超[7]在对下吸式固定床生物质气化温度场和组成场的研究中得出这样的结论：生物质原料种类、空气当量、温度以及含水率是影响生物质下吸式固定床气化过程的重要因素，由此可以看出生物质气化过程是一个非常复杂的过程[8]。在《生物质气化过程运行工况研究》中[9]，朱红认为在气化过程中的还原反应多是吸热反应，温度升高导致焦油裂解速率加快，同时温度升高也有利于气化反应的进行。从图1-1焦油含量随温度的变化中可以明显看出:随着温度的不断升高，焦油含量不断地降低,当温度达到850℃时，焦油含量趋近平缓。从图1-2气体产率随温度的变化中也可以明显地看出:随着温度不断地升高，产气率在不断上升，当温度达到850℃时，产气率趋近平缓。
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