（熱能工程專業(yè)論文）下吸式固定床農(nóng)林類生物質(zhì)低焦油氣化過程試驗(yàn)研究與數(shù)值計(jì)算.pdf

摘要 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 曼! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 竺! ! ! ! ! 鼉! ! 曼! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 詈鼉鼉! ! ! ! ! 鼉! 苧 摘要 氣化是生物質(zhì)能主要利用方向之一，但是傳統(tǒng)氣化技術(shù)存在燃?xì)庵薪褂秃?高、廢水難以處理等問題，燃?xì)鈨艋粡氐资亲璧K生物質(zhì)氣化技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化 應(yīng)用的至關(guān)因素，開發(fā)穩(wěn)定高效的低焦油氣化工藝成為生物質(zhì)氣化行業(yè)公認(rèn)的難 題。熱裂解脫除焦油是一種簡單有效且易于工程化的方法，但是目前還沒有成熟 的研究成果及工業(yè)化運(yùn)行裝置，因此研究開發(fā)完善簡單高效的低焦油氣化工藝及 裝置對(duì)于推動(dòng)生物質(zhì)能大規(guī)模應(yīng)用具有重要的工程價(jià)值。由于焦油成分的復(fù)雜 性，目前對(duì)生物質(zhì)氣化過程所做的數(shù)值模擬計(jì)算較少有考慮焦油組分的，因此無 法分析到焦油在爐內(nèi)的裂解狀況，無論從熱力學(xué)還是動(dòng)力學(xué)角度，建立含有焦油 的生物質(zhì)氣化過程數(shù)學(xué)模型對(duì)于研究低焦油氣化工藝具有重要的理論指導(dǎo)意義。 本文以下吸式固定床為對(duì)象，借助試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算兩種手段研究了農(nóng)林類生物質(zhì) 實(shí)現(xiàn)低焦油氣化關(guān)鍵問題，包括低焦油氣化裝置、考慮焦油裂解過程的數(shù)學(xué)模型 等。 熱解是生物質(zhì)氣化過程非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，熱解過程生成焦油，熱解產(chǎn)物 為后續(xù)氧化還原反應(yīng)過程提供物質(zhì)來源。為了更好地組織氧化還原過程、獲得低 焦油氣化工藝，就需要掌握焦油生成特性及熱解產(chǎn)物分布規(guī)律，本文首先在所建 小型常壓熱解試驗(yàn)臺(tái)上，研究了農(nóng)林類生物質(zhì)在移動(dòng)床中的熱解特性，得出了生 物質(zhì)在不同反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下氣、液、固三種熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率及其分布規(guī)律， 并分析了組成成分。結(jié)果表明，在小型裝置常規(guī)熱解氣化過程中，對(duì)熱解產(chǎn)物分 布影響最大的是反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間影響很??；隨著反應(yīng)溫度的升高，固體、液 體產(chǎn)物產(chǎn)率明顯下降，氣體產(chǎn)物產(chǎn)率顯著上升，固、液、氣三種產(chǎn)物產(chǎn)率4 0 0 時(shí)分別約占4 0 - 4 5 、4 5 - 5 0 、7 - 1 0 9 6 ，8 0 0 時(shí)分別約占2 0 - 3 0 、1 2 - 1 8 和5 5 6 0 ； 常溫下熱解氣態(tài)產(chǎn)物主要由h 2 、c o 、c 0 2 、c i - h 、輕烴c m h n 組成，隨著熱解溫 度從4 0 0 提高8 0 0 ，h 2 含量顯著上升，c o 和c 0 2 含量明顯下降，c h 4 含量 有所上升，c m h n 含量變化不大；熱解溫度在5 0 0 6 0 0 c 時(shí)，焦油產(chǎn)量最大，隨著 溫度的提高，焦油產(chǎn)量明顯降低。 為實(shí)現(xiàn)低焦油氣化過程，就必須提供焦油裂解所需的穩(wěn)定高溫環(huán)境，使焦油 山東大學(xué)博士學(xué)位論文 裂解環(huán)節(jié)與熱解還原過程在空間上分開，即利用分步式方法實(shí)現(xiàn)低焦油氣化過 程。本文借助下吸式固定床反應(yīng)器，提出了一種簡單易操作的分步式低焦油氣化 工藝，即將干燥熱解和燃燒還原過程在物理空間上分開進(jìn)行，并建立了相應(yīng)氣化 裝置，通過試驗(yàn)驗(yàn)證了低焦油氣化工藝的可行性。結(jié)果表明，在分步式固定床氣 化裝置中，燃?xì)饨M分、熱值、燃?xì)庵薪褂秃颗c氧化區(qū)溫度密切相關(guān)，熱解溫度、 當(dāng)量比e r 等因素又直接決定著氧化區(qū)的溫度；在其它條件不變的情況下，熱解 溫度從3 9 0 c 提高到5 5 0 ，氧化區(qū)溫度也隨之升高，反應(yīng)加劇，焦油分解徹底， 出灰率降低，碳轉(zhuǎn)化率升高；空氣氣化、e r 等于0 2 5 、熱解溫度超過4 5 0 、 氧化區(qū)溫度超過9 5 0 時(shí)，產(chǎn)品氣焦油含量小于2 0 m g n m 3 ，燃?xì)鉄嶂导s為 5 m j n m 3 ，氣化效率大于7 2 ，碳轉(zhuǎn)化效率超過9 0 ；熱解溫度4 5 0 ，e r 從 0 2 3 提高到o 3 ，氧化區(qū)溫度升高，燃?xì)庵衏 o 、c i - h 含量下降，h 2 含量略有增 加，燃?xì)鉄嶂到档停褂秃繙p少；當(dāng)量比0 2 5 0 3 、熱解溫度4 0 0 5 0 0 ，空 氣氣化燃?xì)鉄嶂禐? 2 5 3 m j n m 3 ，富氧氣體( 氧體積濃度9 0 ) 氣化燃?xì)鉄嶂?為7 - 9 5 m j s m 3 。當(dāng)以空氣為氣化劑時(shí)，水蒸汽加入后氧化區(qū)溫度有所降低，燃 氣中h 2 含量提高，c o 含量下降，c h 4 含量有所增加，氣體熱值略有升高。 氧化區(qū)是焦油裂解的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了更加清楚掌握反應(yīng)條件對(duì)焦油裂解過程 的影響，建立了氧化區(qū)熱解產(chǎn)物燃燒及焦油裂解過程的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了 氧化區(qū)反應(yīng)過程的可視化研究，得到了氧化區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)的變化規(guī)律。計(jì)算結(jié)果 表明，在其它條件不變時(shí)，e r 對(duì)氧化區(qū)溫度場、濃度場有較大影響，隨著e r 從o 1 7 提高到0 3 2 ，氧化區(qū)內(nèi)整體溫度提高，氧化區(qū)出口c ( s ) 、h 2 0 、c 2 i - h 比例下降，n 2 和c 0 2 比例上升，c o 與h 2 含量先增加后減少，c h 4 含量變化不 大，焦油含量明顯降低；熱解溫度高，氧化區(qū)內(nèi)整體溫度也高，焦油裂解速度越 快；氣化劑入口速度越大，氧化區(qū)氣流擾動(dòng)越大，燃燒越充分，焦油裂解越徹底； 在熱解溫度和e r 相同時(shí)，空氣氣化和富氧氣體( 氧體積濃度9 0 ) 氣化兩種方 式對(duì)焦油裂解程度影響不大，但對(duì)濃度場影響較大：從氧化區(qū)軸向截面來看，各 種組分沿軸向方向都在不斷發(fā)生變化，燃燒及焦油裂解反應(yīng)主要集中在氣化劑入 口向下約2 0 0 m m 范圍內(nèi)，氧化區(qū)喇叭口及下部區(qū)域主要是h 2 0 與各種物質(zhì)發(fā)生 的一些重整反應(yīng)；焦油在燃燒初期裂解較快，之后速度逐漸變慢，焦油裂解速度 實(shí)質(zhì)上主要受溫度影響。 摘要 為了能夠從理論上系統(tǒng)地考察氣化爐輸入與輸出物質(zhì)的關(guān)系，本文從熱力學(xué) 角度，基于物質(zhì)平衡、能量平衡和化學(xué)反應(yīng)平衡建立了生物質(zhì)氣化過程數(shù)學(xué)模型， 并引入了焦油?；锘靖拍?。模型計(jì)算結(jié)果與前人所建模型計(jì)算結(jié)果基本吻 合，說明模型計(jì)算準(zhǔn)確；但與分步式固定床氣化試驗(yàn)結(jié)果相比時(shí)發(fā)現(xiàn)在c o 、c o ： 組成上存在較大差別，其它成分基本接近，這主要是由于試驗(yàn)過程中受多方面因 素的影響，很多反應(yīng)實(shí)際達(dá)不到平衡，模型計(jì)算是完全實(shí)現(xiàn)平衡時(shí)的理想結(jié)果， 它給出了各種成分的最終變化趨勢(shì)，因此熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果可以從宏觀上指導(dǎo)工程 實(shí)踐。計(jì)算結(jié)果表明，空氣氣化、當(dāng)量比o 2 5 、反應(yīng)溫度1 0 0 0 ，達(dá)到平衡狀 態(tài)時(shí)，燃?xì)庵衏 o 、h 2 體積之和在4 0 以上，c h 4 約占0 8 2 5 ，焦油含量很少， 燃?xì)鉄嶂禐? - 7 7 m j n m 3 ；空氣預(yù)熱溫度提高，燃?xì)庵衏 o 、h 2 體積含量增加， c 0 2 、h 2 0 、c i - h 、n 2 、焦油體積含量均有所下降，氣體熱值明顯增加；原料水 分增加，燃?xì)庵衏 o 、h 2 、n 2 含量下降，c 0 2 、h 2 0 、c h 4 含量上升，焦油含量 微增，氣體熱值先微降后微升；隨著水蒸汽的加入，燃?xì)庵衕 2 、c i - h 、h 2 0 、c o t 體積含量均略有增加，c o 、焦油含量略有下降，燃?xì)鉄嶂翟黾?；e r 從0 2 提高 到o 3 ，c o 含量明顯下降，c 0 2 、n 2 含量顯著上升，h 2 0 、c i - h 、焦油含量下降， h 2 含量變化不大，氣體熱值明顯下降。 綜上所述，本課題從理論分析、試驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算等方面比較全面系統(tǒng)地 研究了農(nóng)林類生物質(zhì)低焦油氣化關(guān)鍵技術(shù)問題，利用分步式氣化方法找到了實(shí)現(xiàn) 低焦油氣化的工藝參數(shù)，獲得了考慮焦油在內(nèi)的氧化區(qū)反應(yīng)過程動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型 和整個(gè)氣化過程的熱力學(xué)數(shù)學(xué)模型，得出了各種反應(yīng)物質(zhì)在爐內(nèi)的變化規(guī)律，這 些成果不僅具有重要的理論意義，還可以指導(dǎo)工程實(shí)踐。 關(guān)鍵詞：下吸式固定床；農(nóng)林類生物質(zhì)；低焦油；分步式氣化；試驗(yàn)研究；數(shù)值 計(jì)算 i l l 山東大學(xué)博士學(xué)位論文 a b s t r a c t g a s i f i c a t i o ni so n eo ft h em o s tp r o m i s i n gc o n v e r s i o nr o u t e sf o rb i o m a s s u t i l i z a t i o n , b u tt r a d i t i o n a lg a s i f i c a t i o nt e c h n o l o g yi sf l a w e di ns o m ew a y s ，s u c ha s 1 1 i 曲t a rc o n t e n ti nf u e lg a sa n dd i f f i c u l t yi nw a s t ew a t e rt r e a t m e n t ap i v o t a lf a c t o r t h a tp r e v e n t sb i o m a s sg a s i f i c a t i o nt e c h n o l o g yf r o mm a s s i v ec o m m e r c i a la p p l i c a t i o ni s i n c o m p l e t ep u r i f i c a t i o n o ff u e l g a s t od e v e l o p s t a b l ea n de f f i c i e n tl o w - t a r g a s i f i c a t i o np r o c e s sb e c o m e sa na c k n o w l e d g e dd i f f i c u l t y h e a td e s t r u c t i o nf o rt a r r e m o v a li sas i m p l ea n de f f e c t i v em e t h o dw h i c hi se a s yt ob ee n g i n e e r e d ，b u tn o wi t s t i l ll a c kp e r f e c tr e s e a r c hr e s u l ta n di n d u s t r i a l i z e d r u n n i n gd e v i c e ，t h e r e f o r e ， d e v e l o p i n ga n dp e r f e c t i n ge f f e c t i v el o w - t a rg a s i f i c a t i o nt e c h n o l o g ya n da p p a r a t u si s o fs i g n i f i c a n te n g i n e e r i n gv a l u ef o rp r o m o t i n gt h em a s s i v ea p p l i c a t i o no fb i o m a s s e n e r g y d u et ot h ec o m p l e x i t yo f t h et a rc o m p o s i t i o n ，c u r r e n tn u m e r i c a lc o m p u t a t i o n o nb i o m a s sg a s i f i c a t i o np r o c e s ss e l d o mt a k e st h et a rc o m p o s i t i o ni n t oc o n s i d e r a t i o n , w h i c hm a k e si t i m p o s s i b l et oa n a l y z et h ec r a c k i n go ft a ri n t h eg a s i f i e r h e n c e ， b u i l d i n gu pam a t h e m a t i c a lm o d e lo fb i o m a s sg a s i f i c a t i o np r o c e s st h a tc o n t a i n st a ra s a ni m p a c tp a r a m e t e rw i l lm a k et h e o r e t i c a lg u i d a n c et os t u d yo nl o w - t a rg a s i f i c a t i o n t e c h n o l o g y i nt h i sp a p e r , t ot a k ed o w n & a f tf i x e db e df o ra ne x a m p l e ，m a n yc r i t i c a l i s s u e si nm a k i n gp l a n tb i o m a s sa c h i e v el o w - t a rg a s i f i c a t i o nw e r ei n v e s t i g a t e db y m e a n so fe x p e r i m e n ta n dn u m e r i c a lc o m p u t a t i o n , s u c ha sl o w - t a rg a s i f i c a t i o nd e v i c e ， m a t h e m a t i c a lm o d e l 、析mt a rc r a c kp r o c e s sa n ds oo n p y r o l y s i sp l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l ei nb i o m a s sg a s i f i c a t i o np r o c e s s ，f o rt a ri s p r o d u c e dd u r i n gp y r o l y s i sp r o c e s sa n dp y r o l y s i sp r o d u c t sa r e r e a c t a n t so ft h e f o l l o w i n go x i d i a t i o na n dr e d u c t i o np r o c e s s e s i no r d e rt oo r g a n i z er e d o xp r o c e s s e s w e l la n dg a i nl o w - t a rg a s i f i c a t i o nt e c h n o l o g y , i ti sn e c c e s a r yt om a t s e rt h er u l e so ft a r p r o d u c t i o na n d d i s t r i b u t i o n p r o p e r t i e so fp y r o l y s i sp r o d u c t s a s m a l lp y r o l y s i s e x p e r i m e n tp l a t f o r mw a sb u i l tu p t h ep y r o l y s i sp r o p e r t yo fp l a n tb i o m a s sw a s s t u d i e do nt h ep l a t f o r m t h ed i s t r i b u t i o n r u l e so ft h eg a s e o u s ，l i q u i da n ds o l i d i v a b s t r a c t p y r o l y s i sp r o d u c t sa td i f f e r e n tr e a c t i o nt e m p e r a t u r ea n dt i m ew e r eo b t a i n e d ，a n dt h e i r c o m p o s i t i o n sw e r ea n a l y z e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h er e a c t i o nt e m p e r a t u r eh a da s t r o n gi m p a c to nt h ep r o d u c t sd i s t r i b u t i o nw h i l et h er e a c t i o nt i m es h o w e dv e r yl i t t l e i tw a sa l s of o u n dt h a tt h ey i e l d so fl i q u i dp r o d u c t sa n ds o l i dp r o d u c t sd e c r e a s e d o b v i o u s l ya st h er e a c t i o nt e m p e r a t u r er i s i n g , w h i l et h ey i e l d so fg a s e o u sp r o d u c t s c l e a r l yi n c r e a s e d t h em a s sr a t i o so fs o l i d , l i q u i da n dg a s e o u sp r o d u c t st o o kt h e p e r c e n t a g e so f4 0 - 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t e m p e r a t u r e c o n d i t i o nw h i c hs h o u l ds e p a r a t ef r o mp y r o l y s i sa n dr e d u c t i o ns t a g e si se s s e n t i a l a s t e p - b y s t e pm e t h o d c a nc a r r yo u tt h el o w - t a rg a s i f i c a t i o n i nt h i sp a p e r , w i t ht h el l s e o fd o w n d r a f t 血e db e dr e a c t o rf o re x a m p l e ，as i m p l ea n dm a n e u v e r a b l el o w - t a r s t e p - b y - s t e pg a s i f i c a t i o nt e c h n o l o g yw a sp r o p o s e d ，w h i c hm a d ep y r o l y s i s a n d o x i d a t i o nb e c o m et w os e p a r a t ep r o c e s s e sb yp h y s i c a ls p a c e b e s i d e s ，ac o r r e s p o n d i n g d e v i c ew a sb u i l tu p ，a n dt h el o w - t a rg a s i f i c a t i o nt e c h n o l o g yw a sv a l i d a t e dt h r o u g h e x t e n s i v ee x p e r i m e n t s a st h er e s u l t ss h o w e d , i nt h es t e p - b y s t e pf i x e dg a s i f i c a t i o n d e v i c e ，t h ec o m p o n e n t ，h e a tv a l u e ，a n dt a rc o n t e n to ft h ef u e lg a sw e r en e a r l yb o u n d u pw i mt h et e m p e r a t u r eo fo x i d a t i o nz o n ew h i c hc a nb ed i r e c t l yi n f l u e n c e db y p y r o l y s i st e m p e r a t u r ea n de q u i v a l e n c er a t i o ( e r ) w i t ho t h e rc o n d i t i o n sr e m a i n i n g t h es a m e ，a st h ep y r o l y s i st e m p e r a t u r er o s ef r o m3 9 0 ( 2t o5 5 0 c ，t h et e m p e r a t u r eo f o x i d a t i o nz o n ei n c r e a s e d ，t h er e a c t i o ni n t e n s i f i e d ，t a rd e c o m p o s e dm o r ec o m p l e t e l y , t h er e s i d u a la s hc o n t e n td e c r e a s e da n dt h ec a r b o nc o n v e r s i o nr a t i oi n c r e a s e d u n d e r t h ec o n d i t i o n st h a ta i re rw a s0 2 5 ，p y r o l y s i st e m p e r a t u r ew a sa b o v e4 5 0 。ca n dt h e v 山東大學(xué)博士學(xué)位論文 t e m p e r a t u r eo fo x i d a t i o nz o n ew a sa b o v e9 5 0 c ，t h er a wt a rc o n t e n to ft h ef u e lg a s w a sl e s st h a n2 0m g n m 3 ，a n dt h el o wh e a tv a l u e ( l h v ) w a sa b o u t5 m j n m 3 ，w h i l e t h eg a s i f i c a t i o ne f f i c i e n c yw a sh i g h e rt h a n7 2 ，a n dt h ec a r b o nc o n v e r s i o nr a t i ow a s o v e r9 0 a se ri n c r e a s e df r o mo 2 3t o0 3a tt h ep y r o l y s i st e m p e r a t u r e4 5 0 c ，t h e t e m p e r a t u r eo fo x i d a t i o nz o n er o s e ，t h ev o l u m ec o n t e n t so fc o a n dc i - hi nt h ef u e l g a sd e c r e a s e dw h i l et h eh 2c o n t e n ti n c r e a s e ds l i g h t l y , b o t l lt h eg a sc a l o r i f i cv a l u ea n d t h et a rc o n t e n tr e d u c e d u n d e rt h ec o n d i t i o n st h a te rw a sf r o m0 2 5t o0 3a n d p y r o l y s i st e m p e r a t u r ev a r i e df r o m4 0 0 ct o5 0 0 。c ，t h eg a sc a l o r i f i cv a l u er a n g e d f r o m4 2t o5 3m j n m 3w h i l eu s i n ga i r 硒t h eg a s i f i c a t i o na g e n t , a n dt h ev a l u e c h a n g e df r o m7t o9 5m j n r n jw h i l eu s i n go x y g e n - e n r i c h e dg a si nw h i c ht h ev o l u m e c o n c e n t r a t i o no fo x y g e nw a s9 0 a st h eg a s i f i c a t i o na g e n t w h e na i rw a su s e da st h e g a s i f i c a t i o na g e n t ，勰a d d i n gt h es t e a m ，t h et e m p e r a t u r eo fo x i d a t i o nz o n er e d u c e d ，t h e h 2c o n t e n ti n c r e a s e da n dt h ec oc o n t e n td e c r e a s e d ，w h i l et h ec i - hc o n t e n ta n dt h eg a s c a l o r i f i cv a l u ea d d e du ps l i g h t l y o x i d a t i o nz o n ei st h ek e yt ot a rc r a c k i no r d e rt ok n o wt h ei n f l u e n c eo fr e a c t i o n c o n d i t i o n so nt h et a rc r a c kp r o c e s s ，ad y n a m i cm a t h e m a t i c a lm o d e lo fr e a c t i o n p r o c e s si no x i d a t i o nz o n ew a se s t a b l i s h e d ，w h i c hm a d et h er e a c t i o np r o c e s s e s v i s u a l i z e ，a n dt h ec h a n g i n gr u l e so fv a r i o u sr e a c t a n t si no x i d a t i o nz o n ec o u l db e a n a l y z e d i tw a sc o n c l u d e df r o mt h ec a l c u l a t i o nr e s u l t st h a te r h a dag r e a te f f e c to n b o mt h et e m p e r a t u r ev a l u ea n dt h es u b s t a n c ec o n c e n t r a t i o ni no x i d a t i o nz o n e a se r g r o w i n gf r o m0 17t oo 3 2 ，t h ea v e r a g et e m p e r a t u r eo ft h eo x i d a t i o nz o n ei n c r e a s e d , w h i l et h em o l er a t i o so fc ( s ) ，h 2 0 ，c 2 i - 1 4a n dt a ra l ld e c r e a s e da tt h eo u t l e to f o x i d a t i o nz o n e ，i nc o n t r a s tt ot h ei n c r e a s eo ft h er a t i o so fn 2a n dc 0 2 t h ec o n t e n to f c oa n dh 2d e c l i n e da f t e rt h e i ri n i t i a lg r o w t h n eg r o w t ho fe rs h o w e dal i n l ee f f e c t o nt h ec o n t e n to fc h 4 1 1 1 er e s u l t sa l s oi n d i c a t e dt h a tt h eh i g h e rt h ep y r o l y s i s t e m p e r a t u r ew a s ，t h eh i g h e rt h ea v e r a g et e m p e r a t u r eo ft h eo x i d a t i o nz o n ew a sa n d t h ef a s t e rt h et a rc r a c k e d w i t ht h ei n c r e a s eo ft h ei n l e tv e l o c i t yo fg a s i f i c a t i o na g e n t , t h er e a c t i o n si n t h ef i e l dw o r k e dm o r ep e r f e c ta n dt a rc r a c kb e c a m em o r ec o m p l e t ef o r i n t e n s i f i c a t i o no fg a s i f i c a t i o na g e n td i s t u r b a n c e 1 et h ep y r o l y s i st e m p e r a t u r ea n d e rr e m a i n e du n c h a n g e d , t h et w og a s i f i c a t i o nm e t h o d s 、) l ，i n ls e p a r a t e l ya i ra n d a b s t r a c t o x y g e n e n r i c h e dg a sa st h eg a s i f y i n ga g e n t , i nw h i c ht h ev o l u m ec o n c e n t r a t i o no f o x y g e n w a s9 0 ，s h o w e ds l i g h ti n f l u e n c eo nt a rc r a c kb u t g r e a te f f e c t o n c o n c e n t r a t i o nf i e l d s e e nf r o mt h ea x i a lc r o s s s e c t i o no ft h eo x i d a t i o nz o n e ，i ts h o w e d t h a ta l lt h ec o m p o n e n t sc h a n g e da l o n gt h ea x i a ld i r e c t i o n c o m b u s t i o nr e a c t i o n sa n d t a rc r a c kr e a c t i o n sm a i n l yt o o kp l a c ea tt h eg a s i f y i n ga g e n ti n l e ts u r f a c ed o w nt o a b o u t2 0 0 m ma n di tw a ss o m er e f o r m i n gr e a c t i o n si nt h eh o r np a r ta n dt h el o w e ra r e a o ft h eo x i d a t i o nz o n e 1 1 1 ec r a c k i n gs p e e do ft a rw a sm a i n l yi n f l u e n c e db y t e m p e r a t u r e i no r d e rt o s y s t e m a t i c a l l yi n v e s t i g a t et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nr e a c t a n t sa n d p r o d u c t so fg a s i f i e ri nt h e o r y , t h i sp a p e re s t a b l i s h e dat h e r m o d y n a m i cm a t h e m a t i c a l m o d e lo fb i o m a s sg a s i f i c a t i o np r o c e s s s 塒t l lt a ro nt h eb a s e so fm a s sb a l a n c e ，e n e r g y b a l a n c ea n dc h e m i c a lr e a c t i o nb a l a n c e t h er e s u l t sw e r ei ng o o da c c o r dw i t ht h o s et h e p r e d e c e s s o r sg o t ，b u th a ds o m ed i f f e r e n c ei nt h ec o n t e n to fc oa n dc 0 2 麗t l l 髓 e x p e r i m e n tr e s u l t so fs t e pb ys t e pf i x e dg a s i f i c a t i o nb e d t h ed i f f e r e n c ew a sm a i n l y r e s u l t e df r o mt h a ts o m er e a c t i o n sc o u l d n ta c h i e v et h eb a l a n c ei ne x p e r i m e n t sw h i l e i nn u m e r i c a ls i m u l a t i o n sn l e yw e r es u p p o s e dt ob eb a l a n c e d t h es i m u l a t i o nr e s u l t s a c t u a l l yi n d i c a t e dt h ei d e a lt r e n d s t h e r e f o r en l e yc o u l db eu s e dt om a k et h e o r e t i c a l g u i d a n c et ot h ep r a c t i c eo nt h ev i e wo fm a c r o s c o p i c t h er e s u l t ss h o w e dt h a tu n d e r t h ec o n d i t i o n st h a ta i re rw a s0 2 5a n dr e a c t i o nt e m p e r a t u r ew a s10 0 0 c ，a f t e rt h e r e a c t i o n sa c h i e v e dt h e i rb a l a n c e ，t h ev o l u m eo fc oa n dh 2i nt h eg a sa d d e du pt o m o r et o4 0 w h i l ec h 4t o o ka b o u t0 8 t 02 5 t h et a rc o n t e n tw a sr e a l l yal i t t l e a n dt h el h vo ff u e lg a sr a n g e df r o m 6t o7 u n n l ，舡t h ea i rp r e h e a t i n g t e m p e r a t u r ew e n tu p ，t h ev o l u m er a t i o so fc oa n dh 2i n c r e a s e d ，w h i l et h ev o l u m e c o n t e n t so fc 0 2 ，h 2 0 ，c h 4 ，n 2a n dt a ra l lr e d u c e d ，勰ar e s u l t , l h vo ft h ef u e lg a s i m p r o v e d i n c r e a s i n gm o i s t u r ec o n t e n ti nr a wm a t e r i a lc o u l db r i n gd o w nt h ev o l u m e r a t i o so fc o ，h 2a n dn 2 ，a n dr a i s et h er a t i o so fc 0 2 ，h 2 0 ，c i - 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