研究文章| 卡特琳娜·罗德里格斯Gerardo戈迪略 1年代up>转换能源研究小组,机械工程系,安第斯山脉,大学Kr 1 E 19 40号办公室652毫升,波哥大,哥伦比亚年代pan>绝热气化和热解的咖啡壳使用Air-Steam部分氧化
卡特琳娜·罗德里格斯<年代up>1年代up>和年代pan>
Gerardo戈迪略1年代up>
文摘
1。介绍
|
||||||||||||||||||||||||
在热化学气化过程中生物质原料进行热降解的惰性介质(热解(<一个href=”#EEq1">1一个>))或部分氧化氧化介质(气化(<一个href=”#EEq2">2一个>)- (<一个href=”#EEq8">8一个>分别)生产液体或气体燃料(<一个href=”#B2">2一个>]。氧化源可以是空气,纯氧,或者那些有蒸汽的混合物。另外,纯蒸汽用于改革过程中生物质加热条H<年代ub>2年代ub>从H<年代ub>2年代ub>通过反应C + H O<年代ub>2年代ub>O→CO + H<年代ub>2年代ub>。随后,制作公司与其余反应H<年代ub>2年代ub>O (CO + H<年代ub>2年代ub>O→有限公司<年代ub>2年代ub>+ H<年代ub>2年代ub>)来产生更多的H<年代ub>2年代ub>和有限公司<年代ub>2年代ub>。部分氧化的气体组分生物量取决于类型的生物量和氧化源,以及生物质和氧化剂都的速度同时提供给气化炉。一般来说,气化与空气和纯氧产生混合物丰富的公司,而气化air-steam和纯蒸汽产生气体高H<年代ub>2年代ub>(<一个href=”#B3">3一个>]。在生物质气化反应同时发生;不过,全球过程可以使用反应(建模<一个href=”#EEq1">1一个>)通过(<一个href=”#EEq8">8一个>)如下所示<一个href=”#B4">4一个>]:
反应(<一个href=”#EEq1">1一个>)对应于生物质热解、生物质加热的挥发物挥发。随后,产品发布热解(C和轻气体)与氧化剂发生反应提供和其他气体生成生产更多产品(反应(<一个href=”#EEq2">2一个>)( 2006年,徐et al。<一个href=”#B6">6一个>]报道的实验结果的影响气化炉温度、燃料粒径、蒸汽/燃料比、停留时间、空气气化炉对产品提供气体气化咖啡渣的成分。这项研究是在双流化床气化炉中执行。2009年,戈迪略和Annamalai [<一个href=”#B3">3一个>)使用化学平衡和原子平衡模型来估算修改等价比率和S的影响:F值组成的气体从air-steam乳制品的气化生物质(DB)。2009年,维et al。<一个href=”#B7">7一个>]研究了蒸汽的影响/燃料比有限公司生产的H<年代ub>2年代ub>、有限公司<年代ub>2年代ub>煤的流化床cogasification咖啡壳。2010年,卢加诺et al。<一个href=”#B8">8一个>]研究了气化温度的影响(700、800和900°C)咖啡壳惰性氮条件下气化速率和氧浓度在2%至4%之间不等。同时,使用单一升温速率的拟合动力学分析方法(210°C·分钟<年代up>−1年代up>在900°C)炉和外套近似算法(<一个href=”#B9">9一个>),假设一阶的反应模型,研究人员估计,活化能,E,和pre-exponential因素,阿伦尼乌斯方程的。
当前纸处理(i) CH绝热混合气化建模使用air-steam部分氧化和(2)热解动力学模型来确定,通过热重分析(TGA), CH活化能(<年代vghe我ght=”10。325" id="M12" style="vertical-align:-0.0pt;width:12.225px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.225 10.325" width="12.225" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
2。绝热气化建模
2.1。原子平衡模型
等价比率(ER)是一个参数,建立了化学计量之间的比例和实际氧供应到燃烧室。与air-steam气化的情况下,蒸汽燃料比(S: F)也是一个重要的参数,因为它决定了蒸汽的数量提供给每个燃料气化炉单位。因为ER和S: F建立生物质和氧化剂之间的比例提供同时气化炉,他们有强烈的影响产生的气体的质量。他们可以定义如下:<年代pan class="equation" id="EEq11">
绝热气化意味着平等反应物和产物的能量。因此,反应物的总焓(人力资源)、进气温度(<年代vghe我ght=”14。2375” id="M19" style="vertical-align:-3.13504pt;width:17.85px;" version="1.1" viewbox="0 0 17.85 14.2375" width="17.85" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
虽然能量密度或疱疹的产品提供信息单位的气体的能量产生,它不提供信息的能量恢复每个单元气化燃料作为燃料气体。能量恢复air-steam气化过程的一部分可以使用(估计<一个href=”#EEq15">15一个>) 自<年代vghe我ght=”10。55" id="M67" style="vertical-align:-0.0pt;width:11.325px;" version="1.1" viewbox="0 0 11.325 10.55" width="11.325" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
热重分析进行了使用NETZSCH STA 409 Luxx量热器和软件NETZSCH普罗透斯女士的窗户和表中列出的条件下<一个href=”//www.newsama.com/journals/jc/2011/303168/tab4/" target="_blank">4一个>。
图<一个href=”//www.newsama.com/journals/jc/2011/303168/fig1/" target="_blank">1一个>显示ER和S的影响:在H F<年代ub>2年代ub>,CH<年代ub>4年代ub>有限公司和有限公司<年代ub>2年代ub>生产的产品温度873 K。恒定,提高S: F意味着更多的蒸汽摩尔氧化剂源每摩尔的空气进入气化炉;因此,气化过程发生在一个环境丰富的H<年代ub>2年代ub>O,这有利于生产的H<年代ub>2年代ub>和有限公司<年代ub>2年代ub>通过以下反应:C + H<年代ub>2年代ub>O→CO + H<年代ub>2年代ub>和CO + H<年代ub>2年代ub>O→有限公司<年代ub>2年代ub>+ H<年代ub>2年代ub>。更多的C和H原子制造有限公司<年代ub>2年代ub>和H<年代ub>2年代ub>意味着更少的C和H原子可用来生产CH<年代ub>4年代ub>有限公司,从而导致减少CO和CH<年代ub>4年代ub>生产。从图<一个href=”//www.newsama.com/journals/jc/2011/303168/fig1/" target="_blank">1一个>,很显然,气化只有空气(S: F = 0)产生更多的公司和CH<年代ub>4年代ub>和更少的H<年代ub>2年代ub>比气化air-steam (S: F = 0.5)。
数据<一个href=”//www.newsama.com/journals/jc/2011/303168/fig3/" target="_blank">3一个>, 公司和H<年代ub>2年代ub>曲线显示峰值与ER(数字<一个href=”//www.newsama.com/journals/jc/2011/303168/fig3/" target="_blank">3一个>和<一个href=”//www.newsama.com/journals/jc/2011/303168/fig5/" target="_blank">5一个>)。与ER直到增加CO摩尔分数增加<年代vghe我ght=”11。3” id="M82" style="vertical-align:-0.33858pt;width:59.025002px;" version="1.1" viewbox="0 0 59.025002 11.3" width="59.025002" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
碳的摩尔分数估计与均衡模型呈现在图<一个href=”//www.newsama.com/journals/jc/2011/303168/fig7/" target="_blank">7一个>ER和不同年代的函数:F。很明显,生产的碳(C)只在是可能的<年代vghe我ght=”11。0625" id="M94" style="vertical-align:-0.30096pt;width:47.299999px;" version="1.1" viewbox="0 0 47.299999 11.0625" width="47.299999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
2.2。化学平衡模型
参数
燃料 咖啡皮(CH)
压力(bar) 1
空气温度(°K) 273年
蒸汽温度(°K) 373年
等价比率(ER) 1 - 6
steam-fuel比(S: F) 0.3 - -0.8
3所示。基于热重量分析热解动力学模型
4所示。材料和方法
咖啡皮
C % 46.51
H % 6.77
O % 46.20
N % 0.43
S % 0.09
灰% 0.68
水分% 7.22
FC % 15.5
VM % 76.6
疱疹(焦每千克) 17 945年
疱疹<年代ub>来说,年代ub>(焦每千克) 18 068
经验公式
参数
大气 惰性(N<年代ub>2年代ub>)
升温速率(°C /分钟) 5、10、20 40 y
最终温度(°C) 950年
颗粒大小 小425<我>μ米
重复 2每个加热速度
样本数量 小于25毫克
5。结果与讨论
ER对生产的影响,CHggydF4y2BaydF4y2Ba有限公司和有限公司年代: F = 0, F = 0.5,gydF4y2BaK,估计原子平衡模型。
5.2。均衡模型
ER效应有限公司生产各种年代:F,估计与化学平衡。
ER对公司的影响gydF4y2Ba生产各种年代:F,估计与化学平衡。
ER对HgydF4y2Ba生产各种年代:F,估计与化学平衡。
ER在CH的效果gydF4y2Ba生产各种年代:F,估计与化学平衡。