基于不同气化剂的生物质气化制氢工艺模拟
杨世关
赵佳乐
张传昊
胡斌
刘吉
张镇西
陆强
华北电力大学 新能源发电国家工程研究中心,北京 102206
摘要：气化剂种类显著影响生物质气化过程中H2 产率.为系统比较不同气化剂的制氢效果,通过Aspen Plus软件建立了玉米秸秆气化制氢的流程模拟模型,使用不同的气化剂(空气、氧气、空气-水蒸气、氧气-水蒸气)模拟了玉米秸秆气化制氢工艺,系统分析了温度、当量比、水料比等相关参数对H2 产量的影响,并进一步对不同气化方案进行了经济性评估.结果表明:与单一使用空气或氧气作为气化剂相比,加入水蒸气的联合气化对于H2 生成均有促进作用.在所有气化剂条件下,随着气化温度升高,H2 体积分数均增加,在 900℃下保持稳定,温度增加使CO2 和CH4 体积分数持续下降,LHV和H2 产率持续增加.随着当量比的增加(0.25～0.34),H2 与CO物质的量比整体增加,H2 体积分数和LHV呈现下降趋势,氧气-水蒸气条件下H2 体积分数下降趋势最为明显.随着水料比增加(0～0.8),H2 和CO2 体积分数增加,LHV显著增加,CO和CH4 含量降低,氧气-水蒸气联合气化条件下H2 体积分数整体高于空气-水蒸气联合气化条件下.整体上,相同条件下氧气-水蒸气联合气化制氢效果最佳,在气化温度 900℃、当量比为 0.28、水料比为 0.6 时,H2 体积分数和产率分别可达 56%和126 g/kg.经济性分析表明,尽管氧气-水蒸气气化在制氢效果上占优,但其设备与氧气制备成本较高;相比之下,空气-水蒸气气化因运行成本较低而更具经济性优势,其平准化制氢成本可低至 11.7 元/kg,显示出良好的工业应用潜力.
关键词：生物质制氢气化剂水料比当量比经济性分析
分类号：TK6(生物能及其利用)TQ116.2(基本无机化学工业)
资助基金：国家自然科学基金(52276189)中央高校基本科研业务费资助项目(2024JC001)中央高校基本科研业务费资助项目(2024MS087)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 50-60 )
英文信息