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1、第34卷第2期太陽能學(xué)報Vo1．34．No．22013年2月ACTAENERGIAESOLARISSINICAFeb．．20l3文章編號：0254-0096(2013)02-0289-05生物質(zhì)氣化焦油催化裂解獲得高氣體能產(chǎn)率的實驗研究羅勇，武志敏，權(quán)志鵬，王歡，戴華興(石家莊鐵道大學(xué)機械工程學(xué)院，石家莊050043)摘要：以生物質(zhì)催化裂解獲得高氣體能產(chǎn)率為目標(biāo)，借助兩級固定床熱解裝置研究生物質(zhì)的催化裂解特性。以鋸末為生物質(zhì)原料，以特種焦、煅燒后的白云石和高鋁質(zhì)多孔熟料為催化劑，熱解溫度為70O℃，催化裂解溫度范圍為700～900~：。結(jié)
2、果表明：特種焦較煅燒后的白云石和高鋁質(zhì)多孔熟料在生物質(zhì)焦油轉(zhuǎn)化率、氣體能產(chǎn)率等方面具有明顯優(yōu)勢。借助掃描電鏡(SEM)觀察3種催化劑的微觀結(jié)構(gòu)，分析催化劑的微觀結(jié)構(gòu)對生物質(zhì)氣體能產(chǎn)率的影響。關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；焦油；催化劑；微觀結(jié)構(gòu)；氣體能產(chǎn)率中圖分類號：TK6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A實驗所用的催化劑分別為特種焦、白云石和多O引言孔熟料。特種焦來自河北石家莊某鋼廠，使用前在生物質(zhì)能的利用方式可分為以獲得生物質(zhì)液體無氧的條件下以過熱蒸汽為氣化劑在950oC的條件燃料和氣體燃料為目標(biāo)的兩個分支。在生物質(zhì)氣下反應(yīng)20h，使其表面孔徑增大，空隙增多，孔容積化研
3、究中，以追求富氫氣體的研究得到許多學(xué)者的增大，進(jìn)而使其比表面積顯著升高。多孔熟料來關(guān)注J，也取得了許多成果。而以獲得高氣體能自山東淄博某耐火材料廠。白云石產(chǎn)地為河北，使產(chǎn)率(即lkg生物質(zhì)氣化過程中生成的氣體燃料所用前在馬弗爐內(nèi)950℃下煅燒5h。3種催化劑的尺具有的能量，以下簡稱氣體能產(chǎn)率)為目標(biāo)的研究則寸均在1～3mm之間0生物質(zhì)原料為白松鋸末，使未能引起足夠重視。事實上，在許多工程領(lǐng)域中(如用前在1O5℃的溫度下烘干2h，稱重后置于干燥器生物質(zhì)氣化發(fā)電、生物質(zhì)管道氣應(yīng)用等)，人們既不中待用。單純追求生物質(zhì)的產(chǎn)氣率，也不單是生物質(zhì)氣的
4、熱1．2實驗裝置及方法值，而恰恰是生物質(zhì)的氣體能產(chǎn)率。可見對上述工實驗裝置如圖1所示主要部件有：生物質(zhì)原料程領(lǐng)域而言，以獲得較高的氣體能產(chǎn)率為目標(biāo)的研暫存器、催化裂解器、冷卻系統(tǒng)、干燥器、焦油捕捉計究理應(yīng)引起重視。量系統(tǒng)、生物質(zhì)氣采集系統(tǒng)、氣體流量計、溫控器以本文在兩級固定床熱解實驗臺上以鋸末為生物及過熱蒸汽發(fā)生器等。質(zhì)原料，以特種焦、煅燒后的白云石(以下簡稱白云熱解反應(yīng)器及催化裂解器均由D89×2的耐熱石)、高鋁質(zhì)多孔熟料(以下簡稱多孔熟料)為裂解鋼管(0Cr25Ni20)制作，外加裝遠(yuǎn)紅外電加熱圈，功催化劑，研究生物質(zhì)的氣化特性、焦油
5、轉(zhuǎn)化率及氣體率均為4kW，長度均為300rnm。編號3為DN20的能產(chǎn)率，以期為生物質(zhì)發(fā)電以及生物質(zhì)管道氣利用球閥，其作用是當(dāng)此閥門打開時可通過帶鉤的金屬等工程領(lǐng)域提供技術(shù)參考。桿方便地移動生物質(zhì)料盒(7)的位置。實驗開始前打開前端的法蘭將裝有50g生物質(zhì)的料盒(7)置于1實驗裝置及測試方法圖中原料暫存器位置，這樣在熱解器升溫過程中由1．1催化劑及生物質(zhì)原料于冷卻水套的作用，既可保證生物質(zhì)不會發(fā)生預(yù)熱收稿日期：2010—12-06基金項目：河北省自然科學(xué)基金(E2009000913)；石家莊市科技支持項目(09108661A)通訊作者：羅
6、勇(1964一)，男，碩士、教授，主要從事生物質(zhì)清潔利用方面的研究。luoyongll0@sina．tom_太陽能學(xué)報34卷1．氮氣瓶2、19．靶式流量計3．熱解料盒操作閥門4、8、9、28．熱電偶5．壓力表6．冷卻水套7．生物質(zhì)料盒10、14、27．遠(yuǎn)紅外電加熱圈11、12．保溫管13．催化劑支架15．催化劑16．生物質(zhì)氣冷卻器17．焦油收集器l8．干燥過濾器2O．焦油捕捉器21．濕式氣體流量計22．流量分配閥23．氣體采樣袋24．生物質(zhì)氣燃燒器25．電加熱器26．飽和蒸汽發(fā)生器29．電控柜圖1二級固定床生物質(zhì)熱解系統(tǒng)Fig．1Thes
7、chemeoftwo—stagefixedbedbiomasspyrolysisreactorsystem解，同時每次熱解過程結(jié)束后，可通過帶鉤的金屬桿生物質(zhì)氣化產(chǎn)品氣中焦油產(chǎn)物的能量占產(chǎn)品氣將料盒自熱解反應(yīng)器拉回到原料暫存器以便盡快降總能量的5％一15％[6]，因此有效地轉(zhuǎn)化焦油有助溫，縮短實驗時間。熱解開始前原料盒置于暫存器，于提高氣體能產(chǎn)率。在實驗數(shù)據(jù)處理過程中，焦油在熱解反應(yīng)器、催化裂解器按設(shè)定溫度升溫的同時，轉(zhuǎn)化率按式(1)計算：打開氮氣閥(流量約5L／min)以置換整個系統(tǒng)內(nèi)的叼：×100％(L1)空氣，保證熱解和裂解過程均在
8、無氧條件下進(jìn)行。熱電偶(8、9)均可在密封的條件下前后拉動。催化式中，叼——焦油轉(zhuǎn)化率；i——催化裂解器進(jìn)口處劑支架(13)頂部由1的孔板制作，其作用為支撐生物質(zhì)氣的焦油含量，g／Nm；?！?/p>
