洁净煤技术

作者：杨世关, 赵佳乐, 张传昊, 胡斌, 刘吉, 张镇西, 陆强

关键词：生物质,制氢,气化剂,水料比,当量比,经济性分析

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。

来源：2025年第9期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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