生物质气化技术的应用现状及其发展趋势
生物质气化利用技术的研究现状及发展前景

生物质气化利用技术的研究现状及发展前景随着我国生态文明建设的不断推进,生物质能成为可再生的能源资源备受重视。
而生物质气化利用技术则是将生物质转化为高热值气体的重要方法,具有清洁环保、高效节能的特点,因此备受关注。
本文将就生物质气化利用技术的研究现状及发展前景进行探讨。
一、生物质气化利用技术的概念及分类生物质气化利用技术指的是利用生物质作为原料,在高温下进行热解反应,产生一种可用于发电、热供应和合成化学品的气体混合物。
根据热解过程和反应条件的不同,可以将生物质气化利用技术分为各种类型,如焦化、高温气化、湿式气化、微波气化等。
其中,焦化是最古老的一种生物质气化利用技术,适用于对生物质进行干馏后产生焦炭和气体的过程。
而高温气化则是指将生物质进行高温加热达到裂解的目的,从而使其分解为气体。
湿式气化则是将生物质与水蒸气一起加热,使之分解产生氢气、一氧化碳等气体。
微波气化是指在微波电场下,利用微波加热将生物质分解产生气体的过程。
二、生物质气化利用技术的研究现状(一)生物质气化反应的影响因素生物质气化利用技术的效果和产物种类,取决于许多因素,其中最重要的包括反应温度、反应压力、原料的物理性质和结构等。
研究要探索上述因素对反应的影响和相互作用,以寻找最佳的反应条件和提高反应效率。
(二)反应器的设计和优化反应器是进行生物质气化反应的核心,其设计和优化对反应效果有着决定性的影响。
当前,反应器的设计多以提高气化效率、增加产气量和降低污染物排放为目的,同时还要考虑生产成本和运营安全等因素。
反应器设计的创新和改进,将能使生物质气化利用技术更具经济和环保价值。
(三)催化剂的优化与应用催化剂对气化反应有很大的影响。
研究人员利用催化剂在气化反应中加速分解、增加反应温度和提高反应产物的选择性等效应,并已经取得了令人瞩目的成果。
当前,常用的催化剂主要包括氧化物、固体酸、碱催化剂和金属异构催化剂等,这些催化剂的优化和适用,将带动生物质气化利用技术的进一步发展和推广。
生物质气化技术的研究现状

生物质气化技术的研究现状生物质气化技术是指利用生物质作为原料进行热化学反应,产生可燃气体的技术。
随着能源需求不断增长和环境保护意识的提高,生物质气化技术在能源领域备受关注。
本文将探讨生物质气化技术的研究现状,包括技术原理、应用领域、关键技术和发展趋势等方面。
一、技术原理生物质气化技术是指将生物质原料经过干燥、预处理后,在高温、缺氧条件下进行热化学反应,生成可燃气体的过程。
生物质气化反应主要包括干馏过程、气相反应和固相反应。
在干馏过程中,生物质原料中的挥发性成分被释放出来;在气相反应中,挥发性成分被热裂解生成可燃气体和液体产物;在固相反应中,生物质原料中的部分固体成分被气化生成可燃气体。
生物质气化技术主要包括固定床气化、流化床气化、旋转炉气化、等离子体气化等多种形式。
二、应用领域生物质气化技术可以将生物质资源转化为可再生能源,具有广泛的应用领域。
生物质气化气体可以作为工业原料,用于燃烧、制氢、合成甲醇等化工生产过程。
生物质气化气体可以替代天然气和石油,用于发电、供热和燃料替代等能源领域。
生物质气化技术还可以将农林废弃物转化为能源资源,减少环境污染和温室气体排放,具有重要的环保意义。
三、关键技术生物质气化技术在应用过程中面临着一些关键技术挑战。
生物质气化过程中存在着高温、高压、气固两相流动等复杂的传热传质过程,需要进行流场模拟和反应动力学研究,以提高反应效率和产物质量。
生物质气化产生的气体组分复杂,含有大量的固体颗粒和焦油物质,需要进行气体净化和能量回收技术研究,以提高气体利用效率和减少环境污染。
生物质气化技术还需要进行原料预处理和气化催化剂研究,以降低生物质气化温度和提高反应速率,提高工艺经济性和可操作性。
四、研究现状生物质气化技术的研究现状主要包括技术改进、工艺优化和应用拓展等方面。
目前,国内外学术界和工业界在固定床气化、流化床气化、等离子体气化等领域开展了大量的研究工作,取得了一些重要的成果。
生物质气化技术的应用案例与分析

生物质气化技术的应用案例与分析随着全球能源需求的不断增长和对环境保护的日益重视,生物质气化技术作为一种可再生能源利用方式,正逐渐受到广泛关注。
生物质气化是指将生物质原料(如木材、农作物秸秆、废弃物等)在一定的温度和压力条件下,通过热化学转化过程,将其转化为可燃气体的技术。
这种技术不仅可以实现生物质资源的高效利用,还能减少对传统化石能源的依赖,降低温室气体排放,具有重要的经济和环境意义。
一、生物质气化技术的原理与特点生物质气化的基本原理是在缺氧或有限氧气供应的条件下,生物质原料发生热解和部分氧化反应,生成含有一氧化碳、氢气、甲烷等成分的合成气。
其主要反应包括热解反应、燃烧反应和还原反应。
生物质气化技术具有以下几个显著特点:1、原料来源广泛:包括各种农业废弃物、林业剩余物、城市生活垃圾等,资源丰富且可再生。
2、能源转化效率较高:相比直接燃烧,气化过程能够更有效地释放生物质中的能量。
3、环境友好:减少了二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放。
4、应用灵活:所产生的合成气可用于发电、供热、生产化学品等多种领域。
二、应用案例(一)生物质气化发电在_____地区,建设了一座以生物质气化技术为核心的发电厂。
该发电厂以当地丰富的农作物秸秆和林业废弃物为原料,通过气化炉将生物质转化为合成气,然后利用燃气轮机进行发电。
这座发电厂的装机容量达到了_____兆瓦,年发电量约为_____千瓦时。
与传统的燃煤发电相比,每年可减少二氧化碳排放_____吨,二氧化硫排放_____吨。
同时,该项目还为当地农民提供了额外的收入来源,促进了农业废弃物的资源化利用。
(二)生物质气化供热在_____工业园区,采用了生物质气化供热系统。
该系统以园区周边的木材加工剩余物为燃料,通过气化设备产生合成气,然后将其输送到热交换器中为园区内的企业提供热能。
该供热系统的供热能力达到了_____兆瓦,满足了园区内_____家企业的生产用热需求。
通过使用生物质气化供热,园区内的企业每年可节省能源成本约_____%,同时减少了对传统化石能源的依赖,降低了环境污染。
生物质气化技术的进展与应用前景研究分析

生物质气化技术的进展与应用前景研究分析随着全球能源需求的不断增长以及对环境保护的日益重视,寻找可持续、清洁的能源解决方案成为了当今世界的重要课题。
生物质气化技术作为一种具有潜力的能源转换技术,近年来得到了广泛的关注和研究。
生物质气化是指在一定的热力学条件下,将生物质原料(如木材、农作物秸秆、林业废弃物等)通过热化学转化过程,转化为可燃气体的技术。
这种可燃气体通常被称为生物质气,其主要成分包括一氧化碳、氢气、甲烷等。
生物质气化技术的发展可以追溯到很久以前,但真正的技术突破和大规模应用则是在近几十年。
早期的生物质气化装置简单、效率低下,且存在着气体净化困难、运行不稳定等问题。
然而,随着科学技术的不断进步,现代生物质气化技术在多个方面取得了显著的进展。
在气化反应的原理和机制研究方面,科研人员对生物质的热解、氧化和还原等过程有了更深入的理解。
通过优化反应条件,如温度、压力、气化剂的种类和流量等,可以提高气化效率和气体质量。
气化设备的设计和制造也有了很大的改进。
新型的气化炉结构更加合理,能够实现更好的物料流动和传热传质效果,从而提高了气化的稳定性和可靠性。
同时,采用先进的材料和制造工艺,延长了设备的使用寿命,降低了维护成本。
气体净化技术的发展也是生物质气化技术进步的重要方面。
生物质气中往往含有焦油、灰尘、硫化物等杂质,这些杂质不仅会影响气体的燃烧性能,还可能对设备造成损害。
如今,各种高效的净化方法不断涌现,如催化裂解、湿式洗涤、干式过滤等,能够有效地去除杂质,提高气体的纯度。
在应用领域方面,生物质气化技术展现出了广阔的前景。
在能源供应领域,生物质气化可以用于发电。
通过将生物质气送入燃气轮机或内燃机中进行发电,能够为农村地区、偏远岛屿等提供稳定的电力供应。
与传统的火力发电相比,生物质气化发电具有低碳、环保的优势。
在工业生产中,生物质气可以替代部分化石燃料,用于加热、烘干等工艺过程。
这不仅降低了企业的能源成本,还有助于减少温室气体排放,实现可持续发展。
生物质气化技术的应用案例与分析

生物质气化技术的应用案例与分析随着全球对可再生能源的需求不断增长,生物质气化技术作为一种具有潜力的能源转化方式,正逐渐受到广泛关注。
生物质气化是指将生物质原料在缺氧的条件下加热,使其转化为可燃性气体的过程。
这些可燃性气体可以用于发电、供热、生产化学品等多个领域,为解决能源短缺和环境问题提供了新的途径。
接下来,让我们通过一些具体的应用案例来深入了解生物质气化技术。
一、生物质气化在发电领域的应用在_____地区,有一家名为_____的发电厂,采用了生物质气化联合循环发电技术(BIGCC)。
该电厂以当地丰富的农作物秸秆和林业废弃物为原料,通过气化炉将其转化为合成气。
合成气经过净化处理后,进入燃气轮机燃烧发电,同时利用燃气轮机排出的高温尾气驱动蒸汽轮机,进一步提高发电效率。
与传统的燃煤发电相比,该生物质气化发电厂具有诸多优势。
首先,它大大减少了二氧化碳等温室气体的排放。
生物质在生长过程中吸收的二氧化碳与其燃烧时释放的二氧化碳相当,因此从全生命周期来看,生物质发电是一种碳中性的能源利用方式。
其次,生物质原料来源广泛,价格相对较低,降低了发电成本。
此外,该电厂的建设和运营还为当地创造了大量的就业机会,促进了当地经济的发展。
然而,生物质气化发电也面临一些挑战。
例如,生物质原料的收集、运输和储存需要耗费大量的人力和物力,且原料的供应存在季节性波动,可能影响电厂的稳定运行。
此外,气化过程中产生的焦油等副产物的处理也是一个亟待解决的问题。
二、生物质气化在供热领域的应用在_____城市的_____工业园区,一家采用生物质气化供热的企业取得了显著的成效。
该企业建设了一套生物质气化供热系统,为园区内的多家工厂提供蒸汽和热水。
这套系统以木屑、稻壳等为原料,通过气化炉产生的热气体直接与水进行热交换,产生蒸汽和热水。
与传统的燃油、燃气供热方式相比,生物质气化供热具有成本低、环保等优点。
据统计,该系统每年可替代大量的化石燃料,减少了二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放,同时为企业节省了可观的能源费用。
生物质气化技术的经济性与市场前景分析研究

生物质气化技术的经济性与市场前景分析研究在当今能源需求不断增长和环境保护日益受到重视的背景下,生物质气化技术作为一种具有潜力的能源转换方式,正逐渐引起人们的关注。
生物质气化是将生物质原料(如木材、农作物废弃物、秸秆等)通过热化学过程转化为可燃气体的技术,这些可燃气体可以用于发电、供热、生产化学品等多种用途。
那么,生物质气化技术在经济性方面表现如何?其市场前景又怎样呢?一、生物质气化技术的经济性分析(一)初始投资成本生物质气化系统的初始投资相对较高。
这包括气化设备的采购、安装,以及配套的净化、储存和输送设施等。
不同规模和技术水平的气化系统,投资成本也会有所差异。
一般来说,小型的气化装置投资在几十万元到上百万元之间,而大型的工业化气化项目可能需要数千万元甚至更高的投资。
(二)运行成本运行成本主要包括生物质原料的采购和运输成本、设备的维护和维修成本、人员工资以及能源消耗等。
生物质原料的价格受季节、地区和市场供需关系的影响较大。
如果能够建立稳定的原料供应渠道,并实现本地化采购,可以在一定程度上降低原料成本。
设备的维护和维修需要专业技术人员,定期的保养和及时的故障处理对于保证系统的稳定运行至关重要,这也会产生一定的费用。
(三)能源产出效益生物质气化产生的可燃气体,如一氧化碳、氢气和甲烷等,可以用于发电、供热或作为工业燃料。
其能源产出效益取决于气体的产量、热值以及利用方式。
与传统的化石能源相比,生物质气化产生的能源在一定程度上可以减少对外部能源的依赖,并降低能源成本。
(四)政策补贴和税收优惠为了鼓励生物质能源的发展,许多国家和地区出台了相关的政策补贴和税收优惠措施。
这些政策可以在一定程度上弥补生物质气化项目的经济成本,提高项目的盈利能力。
例如,一些地方对生物质发电给予上网电价补贴,或者对生物质气化设备的购置提供资金支持。
二、生物质气化技术的市场前景分析(一)能源需求的增长随着全球经济的发展和人口的增加,能源需求持续增长。
生物质气化技术的研究现状

生物质气化技术的研究现状1. 引言1.1 生物质气化技术的定义生物质气化技术是一种将生物质材料(如木材、秸秆、废弃农作物等)转化为燃气或液体燃料的技术。
通过高温、缺氧或氧气气化反应,生物质材料中的碳、氢、氧等元素被分解为气态产物,主要包括一氧化碳、氢气、甲烷等。
这些气体可以用作燃料,用于发电、供热或作为化工原料。
生物质气化技术的定义涵盖了将生物质资源转化为可再生能源的过程,是一种环保、资源高效利用的能源转化技术。
与传统的生物质燃烧相比,气化技术更加高效、清洁,能够有效减少废弃物的排放和对环境的影响。
随着对可再生能源需求的增加和对传统能源依赖的减少,生物质气化技术逐渐受到重视。
它不仅可以有效利用农林等资源的废弃物,还可以减少对传统石油等化石能源的依赖,有助于推动能源结构转型,减少温室气体排放,实现可持续发展。
生物质气化技术在能源产业中具有重要的意义和巨大的发展潜力。
1.2 生物质气化技术的发展历程20世纪70年代开始,随着环境保护意识的提高和可再生能源的重要性日益凸显,生物质气化技术引起了广泛关注。
研究者们陆续提出了各种改进方案,探索更高效、更环保的生物质气化技术。
进入21世纪,随着能源问题愈发紧迫,生物质气化技术得到了更多的投入和支持。
各国开展了大量的研究项目,展开了合作交流,推动了生物质气化技术的快速发展。
目前,生物质气化技术已经实现了从实验室研究到工程应用的转变,为实现可持续能源发展做出了重要贡献。
2. 正文2.1 生物质气化技术的原理生物质气化技术的原理是指将生物质材料在高温、无氧或缺氧环境下进行热解反应,通过热化学反应将生物质材料转化为气态产物,主要包括合成气、甲烷等。
生物质气化过程主要包括干馏、气相反应和气相凝结三个阶段。
在干馏阶段,生物质材料首先被加热至较高温度,释放出挥发性有机物和灰分。
在气相反应阶段,挥发分子在高温环境下发生气相裂解和重组反应,生成气态产物。
在气相凝结阶段,气态产物冷却凝结,形成液体和固体产品。
生物质能生物质气化技术的改进与应用

生物质能生物质气化技术的改进与应用
一、现状分析
生物质能作为一种可再生能源,具有重要的环境和经济意义。
生物质气化技术是将生物质资源转化为生物质气体的一种重要途径,其具有高效、清洁的特点,被广泛应用于能源生产、工业燃料、生活供热等领域。
目前,我国生物质气化技术取得了一定的发展,但仍存在一些问题。
生物质气化技术存在着低能效、低稳定性的缺点,导致生产效率不高;生物质气化过程中产生的气体中还含有一定量的焦油和灰分,对设备造成损坏,影响生产稳定性;再次,生物质气化技术在碳排放和环境影响方面仍有待改进,需要更加科学、环保的生产方式。
二、存在问题
1. 低能效:当前生物质气化技术在能源利用率方面仍较低,需要提高生产效率。
2. 气体成分不纯:生物质气化产生的气体中含有焦油和灰分,影响设备的稳定性和寿命。
3. 环境影响:生物质气化过程中产生的气体中含有二氧化碳等温室气体,对环境造成一定影响。
4. 成本较高:当前生物质气化技术的研发成本较高,限制了其在实际应用中的推广。
三、对策建议
1. 提高能效:通过优化生物质气化工艺参数,提高气化效率,降低能源消耗,提高能源利用率。
2. 净化气体:加强气体净化技术研究,有效去除焦油和灰分,减少设备损坏,提高设备稳定性。
3. 环保措施:采用新型环保技术,减少二氧化碳排放,提高生产过程的环保性。
4. 降低成本:加大对生物质气化技术研究的投入,降低生产成本,提高生产效益。
综上所述,生物质气化技术作为生物质能发展的重要途径,具有广阔的应用前景。
通过不断改进技术,提高生产效率,减少对环境的影响,将更好地满足人们对能源的需求,推动我国可再生能源产业的发展。
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生物质气化技术的现状及其发展建环0902 U200916245丁天驰摘要:介绍了生物质气化的基本原理及有关气化工艺,阐述了常见的生物质气化反应器(气化炉)工作原理及其优缺点,解释了气化剂、原料粒径、温度、压力等操作条件对生物质气化的影响,最后讨论了目前生物质气化技术存在的问题并进行展望。
亟待解决的问题.关键词:生物质;气化;应用现状;发展趋势;流化床;双流化床生物质是重要的可再生能源,它分布广泛,数量巨大。
但由于它能量密度低,又分散,所以难以大规模集中处理,这正是大部分发展中国家生物质利用水平低下的原因。
生物质气化发电技术(BGPG)可以在较小的规模下实现较高的利用率,并能提供高品位的能源形式,特别适合于农村、发展中国家和地区,所以是利用生物质的一种重要技术,是一个重要的发展方向。
中国由于地域广阔,生物质资源丰富而电力供应相对紧张,生物质气化发电具有较好的生存条件和发展空间,所以在中国大力发民展生物质气化发电技术可以最大限度地体现该技术的优越性和经济性。
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。
生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式,以生物质为载体的能量。
化石燃料的使用带来了一系列的环境、社会和政治问题,而生物质能具有清洁性、充足性、可再循环、易于储存和运输、便于转换等优点,因此被认为是21世纪最具发展前景的新能源之一。
生物质气化是生物质能化学转化利用的重要方面。
1 生物质气化技术1.1 生物质气化简介生物质气化是指固态生物质原料在高温下部分氧化的转化过程。
该过程直接向生物质通气化剂,生物质在缺氧的条件下转变为小分子可燃气体。
所用气化剂不同,得到的气体燃料也不同。
目前应用最广的是用空气作为气化剂,产生的气体主要作为燃料,用于锅炉、民用炉灶、发电等场合。
通过生物质气化可以得到合成气,可进一步转变为甲醇或提炼得到氢气。
生物质热解气化技术最早出现于18世纪末期,首次商业化应用可以追溯到1833年,当时以木炭作为原料,经过气化器生产可燃气,驱动内燃机。
第二次世界大战期间,生物质气化技术达到顶峰。
20世纪70年代世界能源危机后,发达国家为减少环境污染,提高能源利用效率,解决矿物能源短缺提供新的替代技术,又重新开始重视开发生物质气化技术和相应的装置。
人们发现,气化技术非常适用于生物质原料的转化。
生物质气化反应温度低,可避免生物质燃料燃烧过程中发生灰的结渣、团聚等运行难题。
在1992年召开的世界第15次能源大会上,确定生物质气化利用作为优先开发的新能源技术之一。
1.2 生物质气化过程随着气化装置类型、工艺流程、反应条件、气化剂种类、原料性质等条件的不同,生物质气化反应过程也不相同,但是这些过程的基本反应包括固体燃料的干燥、热解反应、还原反应和氧化反应四个过程。
生物质原料进入气化器后,首先被干燥。
在被加热到100℃以上时,原料中的水分首先蒸发,产物为干原料和水蒸气。
温度升高到300℃以上时开始发生热解反应。
热解是高分子有机物在高温下吸热所发生的不可逆裂解反应。
大分子碳氢化合物析出生物质中的挥发物,只剩下残余的木炭。
热解反应析出挥发分主要包括水蒸气、H2、CO、CH4、焦油及其他碳氢化合物。
热解的剩余物木炭与被引入的空气发生反应,同时释放大量的热以支持生物质干燥、热解及后续的还原反应进行,氧化反应速率较快,温度可达1000~1200℃,其他挥发分参与反应后进一步降解。
没有氧气存在,氧化层中的燃烧产物及水蒸气与还原层中木炭发生还原反应,生成氢气和一氧化碳等。
这些气体和挥发分组成了可燃气体,完成了固体生物质向气体燃料的转化过程。
还原反应是吸热反应,温度将会降低到700~900℃。
各过程涉及的主要化学反应如下:C+O2→CO22C+CO2→2COC+H2O→CO+H2CO+H2O→C O2+H2C+2H2→CH41.3 生物质气化的分类生物质气化技术的分类有很多,可以从不同的角度对其进行分类。
根据燃气生产机理可分为热解气化和反应性气化。
根据气化剂的不同,可分为干馏气化、空气气化、水蒸气气化、氧气气化、氢气气化(如图1所示);根据采用的气化反应设备的不同又可分为固定床气化、流化床气化和气流床气化。
在气化过程中使用不同的气化剂、采取不同过程运行条件;可以得到三种不同热值的气化产品气(燃气):低热值燃气,燃气热值低于8.3MJ/m3(使用空气和蒸汽/空气);中等热值燃气,燃气热值在16.7~33.4MJ/m3(使用氧气和蒸汽);高热值燃气,燃气热值高于33.4MJ/m3(使用氢气)。
图1 生物质气化技术的分类2 生物质气化设备生物质气化反应发生在气化炉中,气化炉是气化反应的主要设备。
生物质在气化炉中完成了气化反应过程并转化为生物质燃气。
目前,国内外正研究和开发的生物质气化设备按原理分主要有固定床气化炉、流化床气化炉和携带床气化炉;按加热方式分为直接加热和间接加热两类;按气流方向分为上吸式、下吸式和横吸式三种(见图2)。
图2 生物质气化炉的分类2.1 固定床上吸式气化炉固定床上吸式气化炉的工作过程是:生物质原料从顶部加入,然后依靠重力逐渐由顶部移动到底部,空气从底部进入,向上经过各反应层,燃气从上部排出,灰渣从底部排出,由于原料移动方向与气体流动方向相反,所以也叫逆流式气化。
固定床上吸式气化的主要优点如下:(1)气化效率较高,主要是因为热解层和干燥层充分利用了还原反应后的气体余热;(2)燃气热值较高,主要是因为气化气直接混入了具有较高热值的挥发分;(3)炉排受到进风的冷却,不易损坏。
固定床上吸式气化的最大缺点是由于气化生成气直接混入了挥发分中的焦油而使气体中的焦油含量较高,以木材为原料进行气化,气体中的焦油含量一般会高达20g/m3以上,这对于气体的使用是一个很大的问题,因为焦油冷凝后会沉积在管道、阀门、仪表和灶具上,严重时可破坏系统的正常运行。
自生物质气化技术问世以来,如何清除焦油一直没有得到很好的解决。
固定床上吸式气化炉一般应用在粗燃气不需冷却和净化就可以直接使用的场合,如直接作为锅炉等热力设备的燃料气等,在必须使用清洁燃气的场合,就只能用硬木或木炭作为气化原料.2.2 固定床下吸式气化炉生物质原料从顶部加入,然后依靠重力逐渐由顶部移动到底部,空气从上部进入,向下经过各反应层,燃气由反应层下部吸出,灰渣从底部排出。
由于原料移动方向与气体流动方向相同,所以也叫顺流式气化。
固定床下吸式气化的最大优点是气化气体中的焦油含量比固定床上吸式低许多,因为挥发分中的焦油在氧化层和还原层得到了一定程度的氧化和裂解,因此,这种气化技术比较适宜应用于需要使用洁净燃气的场合。
固定床下吸式气化的最大缺点是炉排处于高温区,容易粘连熔融的灰渣,寿命难以保证。
保证固定床下吸式气化炉的稳定运行,对于木炭和木材等优质原料并不太难,但对于秸秤和草类等物理性质较差的低品质原料就难了许多,因为秸秤等物料在挥发分大量析出后,其体积会迅速缩小,从而使得秸秤半焦依靠自身重力向下移动的能力变得很差,因此,热解层和氧化层极易发生局部穿透。
为了及时填充穿透空间并阻止气流短路,合理设计加料机构和炉腔形状,辅以合理的拨火方式都是必须的。
2.3 单流化床气化炉单流化床气化炉只有一个流化床反应器,反应器一般可分为上下两段,下部为气固密相段,上部为气固稀相段。
气化剂从底部经气体分布板进入流化床反应器,生物质原料从分布板上方进入流化床反应器。
生物质原料与气化剂一边向上作混合运动,一边发生干燥、热解、氧化和还原等反应,这些反应主要发生在密相段,反应温度一般控制在800℃左右。
稀相段的作用主要是降低气体流速,使没有转化完全的生物质焦炭不致被失流迅速带出反应器而继续留在稀相段发生气化反应。
与固定床气化相比,流化床气化的主要优点如下:(1)由于生物质物料粒度较细和剧烈的气固混合流动床层内传热传质效果较好,因而气化效率和气化强度都比较高,尤其是气化强度要比固定床气化高2~3倍;(2)由于流态化的操作范围较宽,故流化床气化能力可在较大范围内进行调节,而气化效果和气化效率不会明显降低;(3)由于床层温度不是很高且比较均匀,因而灰分熔融结渣的可能性大大减弱。
与固定床气化相比,流化床气化的主要缺点如下:(1)由于气体出口温度较高,故产出气体的显热损失较大;(2)由于流化速度较高、物料颗粒又细,故产出气体中的固体带出物较多;(3)流化床要求床内物料、压降和温度等分布均匀,因而启动控制较为复杂;(4)对于鼓泡床气化,最好在床层内添加一些热容量比较大的惰性热载体,否则气化效率和气化强度都难以令人满意。
2.4 循环流化床气化炉循环流化床气化炉与单流化床气化炉的主要区别是生成气中的固体颗粒在经过了旋风分离器或滤袋分离器后,通过料脚再返回到流化床,继续进行气化反应。
与单流化床气化相比,循环流化床气化的主要优点如下:(1)由于操作气速可以明显提高而不必担心碳的转化率,故气化效率尤其是气化强度可以得到进一步提高;(2)可以适用更小的物料粒径,在大部分情况下叮以不加流化热载体,运行较为简单。
其缺点主要是因流系统控制较难,料脚容易发生下料困难,且在炭回流较少的情况下容易变成低速携带床。
2.5 双流化床气化炉双流化床气化炉分为两个组成部分,即第一级流化床反应器和第二级流化床反应器。
在第一级流化床反应器中,生物质物料发生热解反应,生成气携带着炭颗粒和床层物料如沙子等进入分离装置,分离后的炭颗粒和床层物料经料脚进入第二级流化床反应器;在第二级流化床反应器中,炭颗粒进行氧化反应,使床层温度升高,高温烟气携带着床层物料进入分离装置,分离后的床层物料经料脚又重新进入第一级流化床反应器,从而为生物质热解提供所需的热源。
由于燃烧和气化在双流化床气化系统中是在两个反应器中分开进行的,热解产生的可燃气体不会被燃烧产生的烟气稀释,因此,双流化床气化所产生的可燃气体热值与城市煤气相当,属于中热值气体,既可用作燃气,也可用作化工合成气的原料。
3 影响生物质气化的主要因素在生物质气化过程中,当气化炉类型确定后,在确定的气化剂条件下,控制条件诸如空气当量比、生物质与气化剂的比率、原料粒径、温度、压力、气化介质、催化剂和添加剂等对碳的转化率、燃气成分焦油产量等都有重要的影响。
相关学者对各个因素对气化的影响做了研究,得出了大量研究结论。
3.1 气化剂的影响生物质气化时所用的气化剂有空气、水蒸气、空气-水蒸气、二氧化碳、水蒸气-氧、水蒸气-二氧化碳等,气化剂不同,气化炉出口产生的气体组分也不同。
在工业规模中,气化剂一般是用空气,当量比为0.2~0.3,出口气体包括50%(体积分数)的N2、8%~12%(体积分数)的H2以及少量的CO、CH4、C2、C3、CO2、H2O和焦油。