生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)-在線瀏覽
2025-05-22 23:45本頁(yè)面
【正文】 通過(guò)生物質(zhì)氣化可以得到合成氣，可進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)榧状蓟蛱釤挼玫綒錃?。第二次世界大?zhàn)期間，生物質(zhì)氣化技術(shù)達(dá)到頂峰。人們發(fā)現(xiàn)，氣化技術(shù)非常適用于生物質(zhì)原料的轉(zhuǎn)化。在1992年召開(kāi)的世界第15次能源大會(huì)上，確定生物質(zhì)氣化利用作為優(yōu)先開(kāi)發(fā)的新能源技術(shù)之一。生物質(zhì)原料進(jìn)入氣化器后，首先被干燥。溫度升高到300℃以上時(shí)開(kāi)始發(fā)生熱解反應(yīng)。大分子碳?xì)浠衔镂龀錾镔|(zhì)中的揮發(fā)物，只剩下殘余的木炭。熱解的剩余物木炭與被引入的空氣發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)釋放大量的熱以支持生物質(zhì)干燥、熱解及后續(xù)的還原反應(yīng)進(jìn)行，氧化反應(yīng)速率較快，溫度可達(dá)1000～1200℃，其他揮發(fā)分參與反應(yīng)后進(jìn)一步降解。這些氣體和揮發(fā)分組成了可燃?xì)怏w，完成了固體生物質(zhì)向氣體燃料的轉(zhuǎn)化過(guò)程。各過(guò)程涉及的主要化學(xué)反應(yīng)如下：C+O2→CO22C+CO2→2COC+H2O→CO+H2CO+H2O→CO2+H2C+2H2→CH4 生物質(zhì)氣化的分類(lèi)生物質(zhì)氣化技術(shù)的分類(lèi)有很多，可以從不同的角度對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。根據(jù)氣化劑的不同，可分為干餾氣化、空氣氣化、水蒸氣氣化、氧氣氣化、氫氣氣化（如圖1所示）；根據(jù)采用的氣化反應(yīng)設(shè)備的不同又可分為固定床氣化、流化床氣化和氣流床氣化。圖1 生物質(zhì)氣化技術(shù)的分類(lèi)2 生物質(zhì)氣化設(shè)備生物質(zhì)氣化反應(yīng)發(fā)生在氣化爐中，氣化爐是氣化反應(yīng)的主要設(shè)備。目前，國(guó)內(nèi)外正研究和開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)氣化設(shè)備按原理分主要有固定床氣化爐、流化床氣化爐和攜帶床氣化爐；按加熱方式分為直接加熱和間接加熱兩類(lèi)；按氣流方向分為上吸式、下吸式和橫吸式三種（見(jiàn)圖2）。固定床上吸式氣化的主要優(yōu)點(diǎn)如下：（1）氣化效率較高，主要是因?yàn)闊峤鈱雍透稍飳映浞掷昧诉€原反應(yīng)后的氣體余熱；（2）燃?xì)鉄嶂递^高，主要是因?yàn)闅饣瘹庵苯踊烊肓司哂休^高熱值的揮發(fā)分；（3）爐排受到進(jìn)風(fēng)的冷卻，不易損壞。自生物質(zhì)氣化技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，如何清除焦油一直沒(méi)有得到很好的解決。由于原料移動(dòng)方向與氣體流動(dòng)方向相同，所以也叫順流式氣化。固定床下吸式氣化的最大缺點(diǎn)是爐排處于高溫區(qū)，容易粘連熔融的灰渣，壽命難以保證。為了及時(shí)填充穿透空間并阻止氣流短路，合理設(shè)計(jì)加料機(jī)構(gòu)和爐腔形狀 ，輔以合理的撥火方式都是必須的。氣化劑從底部經(jīng)氣體分布板進(jìn)入流化床反應(yīng)器，生物質(zhì)原料從分布板上方進(jìn)入流化床反應(yīng)器。稀相段的作用主要是降低氣體流速，使沒(méi)有轉(zhuǎn)化完全的生物質(zhì)焦炭不致被失流迅速帶出反應(yīng)器而繼續(xù)留在稀相段發(fā)生氣化反應(yīng)。與固定床氣化相比，流化床氣化的主要缺點(diǎn)如下：（1）由于氣體出口溫度較高，故產(chǎn)出氣體的顯熱損失較大；（2）由于流化速度較高、物料顆粒又細(xì)，故產(chǎn)出氣體中的固體帶出物較多；（3）流化床要求床內(nèi)物料、壓降和溫度等分布均勻 ，因而啟動(dòng)控制較為復(fù)雜；（4）對(duì)于鼓泡床氣化，最好在床層內(nèi)添加一些熱容量比較大的惰性熱載體，否則氣化效率和氣化強(qiáng)度都難以令人滿意。與單流化床氣化相比，循環(huán)流化床氣化的主要優(yōu)點(diǎn)如下：（1）由于操作氣速可以明顯提高而不必?fù)?dān)心碳的轉(zhuǎn)化率，故氣化效率尤其是氣化強(qiáng)度可以得到進(jìn)一步提高；（2）可以適用更小的物料粒徑，在大部分情況下叮以不加流化熱載體，運(yùn)行較為簡(jiǎn)單。 雙流化床氣化爐雙流化床氣化爐分為兩個(gè)組成部分，即第一級(jí)流化床反應(yīng)器和第二級(jí)流化床反應(yīng)器。由于燃燒和氣化在雙流化床氣化系統(tǒng)中是在兩個(gè)反應(yīng)器中分開(kāi)進(jìn)行的，熱解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w不會(huì)被燃燒產(chǎn)生的煙氣稀釋?zhuān)虼?，雙流化床氣化所產(chǎn)生的可燃?xì)怏w熱值與城市煤氣相當(dāng)，屬于中熱值氣體，既可用作燃?xì)?，也可用作化工合成氣的原料。相關(guān)學(xué)者對(duì)各個(gè)因素對(duì)氣化的影響做了研究，得出了大量研究結(jié)論。在工業(yè)規(guī)模中，氣化劑一般是用空氣，～，出口氣體包括50%（體積分?jǐn)?shù)）的N8%～12%（體積分?jǐn)?shù)）的H2
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