毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

1.研究背景及意义

生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源,是一种理想的可再生替代能源。我国是一个农业大国,农作物秸秆类生物质资源丰富。目前,除了主要用于造纸、饲料、肥料等方面,每年约有 1/3 的秸秆资源剩余,这些剩余秸秆大部分在田中被焚烧,资源极大浪费的同时造成环境污染问题^[1,2]。我国城市垃圾处理同样面临危机。我国现有的垃圾处理技术大多采用卫生填埋和直接焚烧。两种方法分别造成浪费土地资源和污染环境的问题。如何实现城市垃圾资源化、能源化利用,已经成为急需解决的社会问题^[3]。

生物质气化技术为农作物秸秆及城市垃圾等生物质能的资源化利用提供了一种较有前景的利用方式。然而,气化过程中会产生焦油,焦油是在生物质气化过程中产生的复杂的可凝结烃类物质的混合物^[4]。焦油遇冷凝结,会对下游设备造成堵塞、腐蚀等损害。一般,利用生物质气化气之前都需要脱除焦油,脱除焦油的工艺十分复杂,造价也很高,焦油的能量也往往没有得到利用。因此, 生物质燃气中焦油的脱除是生物质燃气推广和应用中的重要环节^[5]。正是因为脱除焦油过程代价高昂，实验条件要求高，因此利用软件模拟实现研究目的无疑是最好的解决办法。然而，由于该软件的复杂性和专业性，加上真实生物质气体的复杂性，从事软件模拟进行研究的学者很少，如张亚宁、刘作龙、安金卉等模拟了生物质气化过程^[6,7,8]，而高明杰、杨云、杨国来采取有代表性的成分进行模拟实验^[9，10,11]，模拟真实性有所提高。本文即从该角度出发，试图找到比实验更简便易行的较全面的模拟方法。

2.除焦油研究的进展

焦油对生物质气化系统危害巨大，因此研究人员己试验并采取了多种方法用于脱除或者减少气化产品气中的焦油含量。所采用的方法可归纳为两大类，一类是物理脱除法，包括湿式净化方法和干式净化方法；另一类为热化学脱除法，包括热裂解法和催化裂解法^[12,13]。甚至还出现了利用微生物来处理含焦油废水的方法^[14]。从原理上来讲，物理脱除法并没有将气化气中的焦油真正脱除，而是将焦油从气相转移到了冷凝相，即浪费了焦油中所含的能量，又造成了二次污染，所以该方法有很大的局限性；热化学脱除法是指焦油在一定的反应条件下发生一系列的化学反应，使大分子的焦油转化成小分子的可燃气体，提高生物质的转化率和利用率，即利用了焦油所含的能量，又没有形成二次污染，所以得到研究人员的青睐，也成为焦油脱除的重点研究方向^[15,16]。但是热化学脱除法将焦油转化成了小分子后，焦油中高附加值的芳烃化合物被白白浪费了，经济效益降低。周霞萍^[17]、付双成^[18]等采用机械除焦方法，通过离心作用脱除燃气中的焦油，也取得了一定的成果。吴娟^[19]、孙云娟^[20]等对现有的处理生物质燃气焦油脱除方法进行了比对研究，论述了各自的优缺点和相应的改进措施。

2.1湿法

湿法去除焦油是生物质气化燃气净化技术中最为普通的方法。它包括水洗法和水滤法，水洗法又分为喷淋法和吹泡法。湿法净化系统一般采用多级湿法联合除焦油，系统成本较低，操作简单，生物质气化技术初期的净化系统一般均采用这种方式。但这种方式有以下缺点：①含焦油的废水的排出易造成二次环境污染：②大量焦油不能利用，造成能源损失：③实际净化效果不太好^[21,22]。

2.2干法

干法是为避免湿法净化带来的水污染问题，采用过滤技术净化燃气的方法。过滤法除焦油是将吸附性强的材料(如活性炭等)装在容器中，当燃气穿过吸附材料，或者穿过装有滤纸或陶瓷芯的过滤器时，把其中的焦油过滤出来。可根据生物质燃气中所含杂质较多的特点，采用多级过滤的净化方法，在实际过程中，由于其净化效果不好，焦油沉积严重且粘附焦油的滤料难以处理，几乎没有单独使用的，多与其他净化装置联合使用^[21,22]。