生物质与煤共气化制取富氢燃气的试验及模拟研究的开题报告.docx

生物质与煤共气化制取富氢燃气的试验及模拟研究的开题报告

一、研究背景与意义

随着能源需求不断增加、石油等传统化石燃料日益减少以及环境污染问题加剧等因素，越来越多的国家开始重视生物质能的开发和利用。生物质能作为一种可再生、清洁的能源资源，具有广泛的适用范围和潜在的发展前景。煤炭资源在我国的能源结构中占有重要的地位，但是其开发和利用过程中也存在一系列的问题，如排放的大量废气、二氧化碳等环境污染问题，煤质贫化等问题。针对这些问题，生物质与煤共气化技术被提出作为一种兼顾节能环保的新型能源开发途径。

生物质与煤共气化技术是将生物质和煤等资源一同加工转化为高品质气体燃料的过程，实现了煤与生物质的协同利用。同时，该技术还可通过增氢气化产氢技术，实现对富氢燃气的制备。煤、生物质等材料中所含的碳、氢等元素与空气中的氧气发生化学反应，生成高温、高压下的气体燃料，即可用于发电和热能生产等用途。

本研究旨在探究生物质与煤共气化技术制备富氢燃气的可行性，并通过实验与模拟研究来探索该技术的制备条件、反应动力学和产物成分等问题，为该技术的实际应用提供理论支持和技术参考。

二、研究内容和目标

本研究计划采用实验与模拟相结合的方式，研究生物质与煤共气化过程中富氢燃气的制备，探究该技术的制备条件、反应动力学和产物成分等问题。具体研究内容和目标包括：

1.设计共气化实验装置，研究不同共气化条件下的产物形成和燃气生成情况；

2.分析产物成分，研究产物分布与合理生产富氢燃气的关系；

3.利用数值模拟软件建立生物质与煤共气化反应动力学模型，研究相应动力学参数及优化产气工艺条件；

4.通过模拟实验结果，确定最优化的反应条件，制备出质量更为稳定的富氢燃气。

三、研究方法和技术路线

1.实验方法：采用固定床流化床联合反应器，建立共气化实验装置，探究生物质和煤等不同原料混合比例和反应温度、压力等条件下的产物成分和富氢燃气生成情况。

2.分析方法：采用气相色谱仪分析产物气体成分，质谱仪分析化合物结构；通过傅里叶变换红外光谱等手段对生物质和煤的化学结构进行分析。

3.模拟方法：建立生物质与煤共气化反应动力学模型，采用化学反应动力学理论并配合数值计算软件，计算反应动力学参数以及研究反应产物组分变化趋势。

4.技术路线：在实验分析暴气数据的基础上，结合反应动力学模型计算研究，综合评估各因素的影响因素并确定生物质与煤共气化最佳条件，制备出来源稳定、富氢燃气质量较高的富氢燃气产品。

四、预期研究结果和进展

本研究的预期研究结果和进展包括：

1.确定最优的生物质与煤共气化条件，制备出稳定、质量较为优良的富氢燃气；

2.建立生物质与煤共气化反应动力学模型，计算出相关的反应动力学参数，并预测与规划相关的参考数据；

3.分析生物质和煤等材料的化学结构引发反应产物不同的原因；

4.拓宽生物质能源利用途径，实现了煤和生物质的互补和协同利用。

五、研究重点和难点

1.生物质、煤等原材料的选择和组合，考虑到原材料的粒度分布、比例、物理化学性质等问题，选择合适的原材料组合是研究的重点之一；

2.实验过程中，流化床反应器的设计以及操作流程的控制等操作要求严格，操作难度较大；

3.反应动力学模型的建立和计算方法的选择等问题，将依据数据分析和模拟结果进行优化和完善；

4.实验分析和模拟计算结果的分析和对比，研究双方之间的差异和原因，进而完善方案设计。

以上就是本研究的开题报告，近期我们将开始实验和模拟计算，深入探究这一研究课题，旨在为生物质和煤等资源的协同利用和富氢燃气技术的进一步发展提供有力的技术支持。