生物質(zhì)氣化技術的應用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢-wenkub
2023-04-19 23:45:20 本頁面
【正文】 甲醇或提煉得到氫氣。1 生物質(zhì)氣化技術 生物質(zhì)氣化簡介生物質(zhì)氣化是指固態(tài)生物質(zhì)原料在高溫下部分氧化的轉(zhuǎn)化過程。亟待解決的問題.關鍵詞：生物質(zhì)；氣化；應用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢；流化床；雙流化床生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。生物質(zhì)能是太陽能以化學能形式儲存在生物質(zhì)中的能量形式，以生物質(zhì)為載體的能量。該過程直接向生物質(zhì)通氣化劑，生物質(zhì)在缺氧的條件下轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿涌扇細怏w。生物質(zhì)熱解氣化技術最早出現(xiàn)于18世紀末期，首次商業(yè)化應用可以追溯到1833年，當時以木炭作為原料，經(jīng)過氣化器生產(chǎn)可燃氣，驅(qū)動內(nèi)燃機。生物質(zhì)氣化反應溫度低，可避免生物質(zhì)燃料燃燒過程中發(fā)生灰的結(jié)渣、團聚等運行難題。在被加熱到100℃以上時，原料中的水分首先蒸發(fā)，產(chǎn)物為干原料和水蒸氣。熱解反應析出揮發(fā)分主要包括水蒸氣、HCO、CH焦油及其他碳氫化合物。還原反應是吸熱反應，溫度將會降低到700～900℃。在氣化過程中使用不同的氣化劑、采取不同過程運行條件；可以得到三種不同熱值的氣化產(chǎn)品氣（燃氣）：低熱值燃氣，（使用空氣和蒸汽/空氣）；中等熱值燃氣，～（使用氧氣和蒸汽）；高熱值燃氣，（使用氫氣）。圖2 生物質(zhì)氣化爐的分類 固定床上吸式氣化爐固定床上吸式氣化爐的工作過程是：生物質(zhì)原料從頂部加入，然后依靠重力逐漸由頂部移動到底部，空氣從底部進入，向上經(jīng)過各反應層，燃氣從上部排出，灰渣從底部排出，由于原料移動方向與氣體流動方向相反，所以也叫逆流式氣化。固定床上吸式氣化爐一般應用在粗燃氣不需冷卻和凈化就可以直接使用的場合，如直接作為鍋爐等熱力設備的燃料氣等，在必須使用清潔燃氣的場合，就只能用硬木或木炭作為氣化原料 . 固定床下吸式氣化爐生物質(zhì)原料從頂部加入，然后依靠重力逐漸由頂部移動到底部，空氣從上部進入，向下經(jīng)過各反應層，燃氣由反應層下部吸出，灰渣從底部排出。保證固定床下吸式氣化爐的穩(wěn)定運行 ，對于木炭和木材等優(yōu)質(zhì)原料并不太難，但對于秸秤和草類等物理性質(zhì)較差的低品質(zhì)原料就難了許多，因為秸秤等物料在揮發(fā)分大量析出后，其體積會迅速縮小，從而使得秸秤半焦依靠自身重力向下移動的能力變得很差，因此，熱解層和氧化層極易發(fā)生局部穿透。生物質(zhì)原料與氣化劑一邊向上作混合運動，一邊發(fā)生干燥、熱解、氧化和還原等反應，這些反應主要發(fā)生在密相段，反應溫度一般控制在800℃左右。 循環(huán)流化床氣化爐循環(huán)流化床氣化爐與單流化床氣化爐的主要區(qū)別是生成氣中的固體顆粒在經(jīng)過了旋風分離器或濾袋分離器后，通過料腳再返回到流化床，繼續(xù)進行氣化反應。在第一級流化床反應器中，生物質(zhì)物料發(fā)生熱解反應，生成氣攜帶著炭顆粒和床層物料如沙子等進入分離裝置，分離后的炭顆粒和床層物料經(jīng)料腳進入第二級流化床反應器；在第二級流化床反應器中，炭顆粒進行氧化反應，使床層溫度升高，高溫煙氣攜帶著床層物料進入分離裝置，分離后的床層物料經(jīng)料腳又重新進入第一級流化床反應器，從而為生物質(zhì)熱解提供所需的熱源。 氣化劑的影響生物質(zhì)氣化時所用的氣化劑有空氣、水蒸氣、空氣水蒸氣、二氧化碳、水蒸氣氧、水蒸氣二氧化碳等，氣化劑不同，氣化爐出口產(chǎn)生的氣體組分也不同。另外，水蒸氣的二次催化重整，輕的碳氫化合物和大多數(shù)的焦油能被轉(zhuǎn)化成H2和CO、H2的量增加至70%～75%（體積分數(shù)），如果出口氣中富含氫氣，它可以被用作燃料電池，如果H2和CO的比例近似為2：1，可用作FT的合成，如果氣體富含甲烷，可以被用作熱值燃料。Stenseng等研究了生物質(zhì)顆粒尺寸（小麥秸稈和3種纖維素）對熱解的影響，試驗在終溫600℃、加熱速率為40℃/min的條件下進行，顆粒尺寸大時，失重
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