本文首先对生物质利用意义、利用方式以及国内外生物质能利用现状和未来的发展趋势进行了归纳总结,并对生物质气化领域的研究进展进行了详细阐述,通过对生物质原料燃烧动力学特性分析,得出了影响原料气化的主要条件和因素。本文立足于农村极其丰富的秸秆资源和农村的实际状况,根据农村大棚实际需求热量,设计出商用上吸式秸秆气化炉。生物质气化装置是生物质气化供气技术系统的关键设备。本文从生物质原料热化学特性和原料燃烧动力学研究出发,选取气化炉类型为固定床上吸式气化炉;根据燃烧学、传热学、流体力学等原理,进行了秸秆气化炉及净化系统的研究与设计。气化炉炉体内层耐火材料采用高铝酸盐水泥和骨料混合浇注成型,中层为珍珠岩保温材料,下部为贮灰空间;净化器采用改进的管壳式换热器。
    研究测试了以空气为气化剂时,气化炉的炉膛温度分布、燃气组分、低位热值等主要性能指标,分析了物料种类、气化强度、炉膛温度等因素对气化效果的影响,同时,给出了关键技术指标的制定原则:气化强度在100kg/m2·h左右时,能够使得可燃气的低位发热量取得最佳值;燃料粒径对产物气热值有一定影响,当粒径为3mm左右时,可燃气低位发热量最高。以空气.水蒸气为气化剂时,通过空气气化和空气-水蒸气气化的对比试验,发现空气-水蒸气气化使气化炉的容积产氢量提高,产气低位热值提高将近1倍。在实验条件范围内,最大燃气热值达到9.6MJ/m3,最大氢产率达到43.2g/kg。实验测试结果表明:该商用秸秆气化炉原料适应性强,运行稳定可靠,各项指标均达到设计要求。
第一章 绪论 10-30
    1.1 前言 10
    1.2 生物质能资源概况及其利用 10-14
    1.3 国内外生物质能资源利用现状 14-17
        1.3.1 国外生物质能利用现状 14-15
        1.3.2 国内生物质能利用现状 15-17
    1.4 生物质能开发利用的意义 17-18
        1.4.1 经济意义 17
        1.4.2 生态环境意义 17-18
        1.4.3 社会意义 18
    1.5 生物质能发展前景 18-20
    1.6 生物质气化技术 20-27
        1.6.1 生物质气化技术发展研究现状 20-22
        1.6.2 气化原理 22-23
        1.6.3 气化过程中的反应动力学 23-25
        1.6.4 不同气化剂的气化过程 25-26
        1.6.5 气化过程的基本参数 26-27
    1.7 本课题研究的背景、目的及意义 27-30
        1.7.1 背景 27-28
        1.7.2 目的 28-29
        1.7.3 意义 29-30
第二章 生物质原料燃烧动力学特性研究 30-37
    2.1 生物质的燃烧 30-33
        2.1.1 生物质燃烧的总方程式 30
        2.1.2 生物质燃烧基本过程 30-31
        2.1.3 生物质燃烧的两个重要参数 31-33
    2.2 影响燃烧速度的因素 33-36
        2.2.1 气化温度对生物质气化的影响 33
        2.2.2 气化剂流量对生物质气化的影响 33-34
        2.2.3 气化物料性质对生物质气化的影响 34-35
        2.2.4 二次风对生物质气化的影响 35-36
    2.3 小结 36-37
第三章 商用秸秆气化炉的研究与设计 37-48
    3.1 气化炉总体方案的确定 37-38
        3.1.1 研究设计原则 37
        3.1.2 拟达到的主要技术指标 37-38
    3.2 气化炉的选型 38-40
        3.2.1 上吸式气化炉 38
        3.2.2 平吸式气化炉 38-39
        3.2.3 下吸式气化炉 39-40
        3.2.4 气化炉定型 40
    3.3 上吸式气化炉气化原理 40-43
        3.3.1 干燥区 41
        3.3.2 热分解区 41-42
        3.3.3 还原区 42
        3.3.4 氧化区 42-43
        3.3.5 惰性区 43
    3.4 气化炉各部分尺寸的设计及计算 43-47
        3.4.1 气化原料的选取和生物质燃气组分的确定 43-44
        3.4.2 气化炉主要结构参数的设计计算 44-46
        3.4.3 气化炉其它结构 46-47
    3.5 小结 47-48
第四章 气化炉净化系统研究与设计 48-57
    4.1 可燃气净化工艺技术现状 48-51
        4.1.1 湿式净化系统 48-49
        4.1.2 干式净化系统 49
        4.1.3 裂解净化系统 49-51
    4.2 气化炉净化系统的设计 51-56
        4.2.1 管壳式换热器设计原则 51
        4.2.2 设计参数 51-52
        4.2.3 估算传热面积,确定列管排列方式 52-56
    4.3 小结 56-57
第五章 气化炉主要性能分析及试验研究 57-70
    5.1 试验装置及试验方法 57-60
        5.1.1 试验装置 57-58
        5.1.2 实验仪器 58-59
        5.1.3 测试方法 59-60
    5.2 气化炉试验结果及分析 60-67
        5.2.1 以空气为气化介质的试验结果及分析 60-63
        5.2.2 以空气-水蒸气为气化介质的试验结果及分析 63-67
    5.3 净化系统试验结果及分析 67-68
    5.4 小结 68-70
第六章 商用秸秆气化炉的设计与试验全文总结与展望 70-73
    6.1 商用秸秆气化炉的设计与试验全文总结 70-72
    6.2 商用秸秆气化炉的设计与试验展望 72-73