农林废弃物循环流化床空气气化特性实验研究

农林废弃物循环流化床空气气化特性实验研究

随着全球对可再生能源需求的不断增加，生物质能源作为一种重要的可再生能源，其高效利用成为研究热点。本文通过实验研究了不同农林废弃物（稻壳、木屑、玉米秸秆和稻草）在循环流化床中的空气气化特性，探讨了空气当量比和气化温度对气化效果的影响，为生物质能源的高效利用提供了数据支持。

实验装置与方法

实验在自行搭建的小型常压循环流化床气化装置上进行，主要考察了空气当量比（ER）和气化温度对农林废弃物气化特性的影响。实验原料包括稻壳、木屑、玉米秸秆和稻草，其成分分析如表1所示。

表1 农林废弃物原料成分分析

实验结果与分析

空气当量比对气化特性的影响

在不同空气当量比下，稻壳、木屑、玉米秸秆和稻草的气化气组分变化规律基本一致。随着空气当量比的增加，气化燃气的低位热值和冷煤气效率呈现先增后减的趋势。具体而言：

• 对于稻壳、木屑和玉米秸秆，ER为0.20时达到最优工况，最高冷煤气效率分别为46.19%、38.07%和37.71%。
• 对于稻草，ER为0.25时达到最优工况，最高冷煤气效率可达39.55%。

图2 空气当量比对气化气组分的影响

图3 空气当量比对气化气低位热值的影响

图4 空气当量比对气化产气率的影响

图5 空气当量比对气化碳转化率的影响

图6 空气当量比对气化冷煤气效率的影响

气化温度对气化特性的影响

在不同气化温度下，稻壳、木屑、玉米秸秆和稻草气化气组分中的三大可燃气体（CH4、CO、H2）的变化规律一致。随着气化温度的升高，气化燃气的低位热值和冷煤气效率也呈现先增后减的趋势。具体而言：

• 稻壳和玉米秸秆的冷煤气效率在750℃时达到峰值，分别为46.19%和37.71%。
• 木屑和稻草的冷煤气效率在760℃时达到峰值，分别为38.07%和37.56%。

图7 不同气化温度对气化气组分的影响

图8 气化温度对气化燃气低位热值的影响

图9 气化温度对气化产气率的影响

图10 气化温度对气化碳转化率的影响

图11 气化温度对气化冷煤气效率的影响

结论

本研究通过实验考察了不同农林废弃物在循环流化床中的空气气化特性，发现生物质种类、空气当量比和气化温度对气化效果有显著影响。研究结果为生物质循环流化床气化技术和生物质气化耦合燃煤发电技术提供了相关数据参考，有助于推动生物质能源的高效利用和绿色能源的发展。

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