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煤与生物质共气化技术是缓解能源短缺和环境污染的一种有效方法,近几年来已经得到广泛的研究。目前国内外对煤与生物质共气化研究还处于探索阶段,两种原料在共气化中相互作用的方式以及机理还尚不清楚。本文以流化床为反应器,晋城煤和水稻秸秆为原料,主要考察不同生物质比例、气化温度、进水量和当量比气化条件对共气化过程中气化产品性质、能量效率的影响,以及共气化中碳、氢和氧三种元素利用率的变化规律。得到主要实验结论如下:1.添加生物质对共气化产品性质的影响。添加生物质能增加产气中CO、CH4的产率,减少H2和CO2的含量,同时增加了焦油产率。在600~1000℃范围内,升高温度能够使产气中H2含量明显增加,CO、CO2减少;进水量的增加能够使氢气产率明显上升,CO和烃类的量减少;另外,Hz和CO随着当量比呈下降的趋势,CO:含量则明显升高。升高温度、增加进水量和当量比均促进气化过程中低活性物质的反应,所以使得产气量增大,焦油收率下降。2.添加生物质对共气化过程中能量效率的影响。在生物质比例为0-20wt%内,添加生物质促进产气低位热值、气体产率、冷煤气效率和碳转化率都有不同程度的提高;升高气化温度和增加进水量均能使能量效率明显升高。在产气具有相同氢碳比情况下,与1000℃的单独煤气化相比,添加20%生物质所需气化温度可降为944℃;降低温度后的气体产率和碳转化率有所减少,产气的低位热值相差不大,冷煤气效率仍有所提高。在获得相同氢碳比的产气情况下,添加生物质比单独煤气化所需的进水量要少,当添加20%的生物质时,可减少0.17g/min左右;减水后的气体产率减少,但产气低位热值和碳转化率均有所上升,冷煤气效率差别不大。随着当量比增加,产气的低位热值先缓慢减少后急剧下降,气体产率和碳转化率均随之显著增加,从而导致冷煤气效率先是增加后显著降低。3.生物质的添加对共气化过程中元素利用率的影响。随着生物质比例的增加,氢元素利用率呈现先增加后急剧减少的趋势,在3%(wt)左右出现最大值,同时提高气化过程的碳元素利用率;氧元素的利用率随着CO的变化,先增加后减少,在12%为最大值。外加水量的增加使共气化氢元素利用率明显降低,添加20%生物质减少外加进水量,从而使生物质自身的水分得以充分利用,提高了氢元素利用效率;碳利用程度随着进水量的增大而降低,当添加20%(wt)生物质、进水量为0.31g/min时,碳元素利用率升为56%左右,比进水量为0.48g/min单独煤气化时的高;氧元素利用率随着进水量的增加呈先增加后减少的趋势。共气化中氢、碳和氧元素利用率则都是随温度升高而明显上升,添加质量分数20%生物质、气化温度为944℃进行气化得到的产气,但氢元素利用率有所下降,碳元素利用率比1000℃单独煤气化时的高。氢和碳元素利用率随着当量比的增加出现先增大后降低的变化趋势,而氧元素利用率在气化过程中随之明显降低。