袁文华 刘俊呈 张爱国

（邵阳学院 机械与能源工程学院，邵阳 422000）

生物质气化是在特定气化剂环境下把生物质转化为主要由氢气和一氧化碳组成的合成气的技术，是目前解决能源紧缺问题的重要手段之一[1]。近年来，生物质气化的手段除了传统的技术方法以外，还开发了一些新技术，如超临界水气化、等离子体气化等[1]。等离子体气化技术目前主要用于处理有害垃圾[2]，如含有塑料[3]、污泥[4]、城市固体废弃物[5]以及医疗废弃物[6-7]等，把等离子体技术用来处理生物质的研究还较少[8-9]。目前除了试验研究以外，生物质气化模拟研究主要用ASPEN PLUS软件进行化工模拟[10-12]。但是，ASPEN PLUS的模拟只是针对结果，不能对气化过程中的流体流动进行模拟研究。Fluent软件可以对流体流动的过程进行模拟研究。张鹏威等[13]利用Fluent软件模拟了生物质-水蒸气气化过程。张映[14]使用Fluent软件模拟了一种新型生物质气化炉的冷态流场和热态气化过程。

本研究基于Fluent软件中的组分输运模型，建立生物质等离子体固定床气化动力学模型，探讨不同工作气体流速与水蒸气流速比（Vn2/Vsteam）对残碳生成分布、H2生成分布、温度分布以及H2摩尔分数的影响，为完善生物质等离子体气化过程提供理论依据。在水蒸气和氮气的混合气氛的使用中，水蒸气做气化剂可以提高合成气中的H2含量。氮气做等离子体工作气体，可以有效构建无氧环境，有效减少碳氧化物的生成，为今后开展相关研究提供了新思路。

1 模型建立

1.1 数学模型

1.1.1 动力学模型