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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳朝羿
研究生(外文):Chao-Yi Chen
論文名稱:木質生質物與污泥於流體化床進行混合氣化之研究
論文名稱(外文):Co-gasification of Wood-based Materials and Sludge in a Fluidized Bed
指導教授:吳耿東
口試委員:盧崑宗錢建嵩萬皓鵬朱敬平
口試日期:2011-06-30
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:森林學系所
學門:農業科學學門
學類:林業學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:92
中文關鍵詞:生質物污泥流體化床氣化合成氣
外文關鍵詞:biomasssludgefluidizationgasificationsyngas
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氣化係指在高溫下進行部分氧化反應,將含碳物質轉換為氣態燃料之熱轉換程序。為了解木質生質物與廢水污泥混合氣化之可行性,本研究以台中市水資源回收中心處理廢水後所產出之污泥進行造粒後作為原料,並與柳杉造粒混合,於一直徑7.6 cm,高1.9 m的30 kWth的流體化床氣化試驗系統進行混合氣化實驗,以探討操作條件對混合氣化之合成氣品質之影響,作為污泥氣化回收能源之參考。實驗結果顯示,柳杉造粒和污泥造粒氣化之合成氣各組成除二氧化碳外,皆隨空氣等值比之增加而減少;而較高的氣化溫度可產生較多的氫氣和一氧化碳,最適的操作條件為氣化溫度800oC和空氣等值比為0.3時。在混合氣化時,合成氣之二氧化碳和氫氣含量會隨污泥混合比例的增加而提高,熱值則會減少。此外,污泥的灰分作為氣化程序中轉換焦油的觸媒並沒有顯著之效果,以白雲石作為床質則可大量降低焦油含量。但使用污泥造粒作為氣化進料時並不適宜注入蒸汽進行反應,因為污泥中含有大量的灰份,可能會累積在氣化爐的床砂中,甚至會因與蒸汽、床砂作用而燒結聚集成塊而產生去流體化的現象,而添加柳杉造粒進行混合氣化則可降低灰分於氣化反應器內產生燒結之效應。


In this study, wood pellets of Cryptomeria japonica and sludge pellets from Taichung Futien Water Resources Recycling Center were co-gasified in a 30 kWth bubbling fluidized bed gasification system with a diameter of 7.6 cm in the bed region, 19.8 cm in the freeboard region, and a total high of 1.9 m. The results show that when wood pellets or sludge pellets were gasified, respectively, the CO2 concentration increased with increasing the equivalence ratio (ER) but other syngas products showed the contrary results. The yields of H2 and CO increased with increasing the gasification temperature. An optimal operating condition can be found that gasification temperature is 800oC and ER is 0.3 for gasification of wood pellets . While wood pellets and sludge pellets were co-gasified, the yields of H2 and CO2 increased with increasing the sludge mixed ratio, but the heating value of the syngas decreased. In addition, the ash contained in the sludge decrease the tar content during gasification was not significat. Adding dolomite substituted for the bed material also can diminish the tar content. Injecting steam would cause defluidization by agglomeration of the bed material when the sludge was gasified. This is due to that the sludge contains a large amount of ash. However, co-gasification with wood pellets can decrease the effect of agglomeration by the ash from the sludge pellets.

摘要………………………………………………………………………i
SUMMARY…………………………………………………………………ii
目錄……………………………………………………………………iii
圖目次……………………………………………………………………v
表目次…………………………………………………………………viii
第一章 前言 ……………………………………………………………1
第二章 文獻回顧…………………………………………………………3
2.1 再生能源與生質能………………………………………………… 3
2.2 氣化技術的發展史 …………………………………………………7
2.3 氣化程序與反應……………………………………………………8
2.4 焦油…………………………………………………………………10
2.5 影響氣化的操作參數………………………………………………17
2.6 污泥特性和相關研究 ……………………………………………22
第三章 實驗設備與操作方法…………………………………………26
3.1 實驗設備……………………………………………………………29
3.2 燃料與床砂之性質 ………………………………………………34
3.3 實驗變數與操作條件………………………………………………37
第四章 結果與討論……………………………………………………41
4.1 質量平衡計算………………………………………………………41
4.2 柳杉造粒氣化試驗…………………………………………………45
4.3 污泥造粒氣化試驗…………………………………………………50
4.4 污泥造粒與柳杉造粒混合氣化……………………………………57
第五章 結論與建議 ……………………………………………………74
5.1 結論…………………………………………………………………74
5.2 建議…………………………………………………………………75
參考文獻…………………………………………………………………77
附錄A 氣化實驗操作步驟………………………………………………84
附錄B GC閥件原理說明………………………………………………86


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