生物质气化技术原理及应用分析.pdf

《生物质气化技术原理及应用分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、区域供热2010.3期生物质气化技术原理及应用分析福建省电力勘测设计院郑昀济南锅炉集团有限公司邵岩李斌【摘要】生物质能是一种理想的可再生能源。由于分布广泛、有利于环保等特点，因而越来越受到世界各国的关注。生物质气化技术是利用生物质能的一种方式。本文介绍了生物质气化技术的原理，生物质气化工艺及气化设备。目前应用较多的气化技术是生物质气化供气和生物质气化发电技术。文中提出了应用过程中存在的问题，提高效率、降低焦油含量等是今后利用生物质气化技术的发展方向。【关键词】生物质气化原理气化技术应用前言1生物质气化技术生物质能是指由光合作用而产生的各种1.1生物质气化技术的原理有机

2、体，光合作用利用空气中的二氧化碳和生物质气化是利用空气中的氧气或含氧土壤中的水，将吸收的太阳能转换为碳水化物作气化剂，在高温条件下将生物质燃料中的合物和氧气。生物质通常包括农业废弃物、木可燃部分转化为可燃气（主要是氢气、一氧化材及森林工业废弃物、禽畜粪便、城镇生活垃碳和甲烷）的热化学反应。20世纪70年代，［2］圾以及能源作物等几种类型。生物质能具有Ghaly首次提出了将气化技术应用于生物质［1］以下特点：（1）属于可再生能源，可保证能源这种含能密度低的燃料。生物质的挥发分含量［3］的永续利用；（2）种类多而分布广，便于就地一般在76%~86%，生物质受热后在相对较低

3、利用，利用形式多样；（3）相关技术已经成熟，的温度下就能使大量的挥发分物质析出。几种可贮存性好；（4）节能、环保效果好。常见生物质燃料的工业分析成分如表1所示：表1几种生物质的工业分析成分工业分析成分种类水分（%）挥发分（%）固定碳（%）灰分（%）低位热值（MJ/kg）杂草5.4368.7716.49.4616.192豆秸5.1074.6517.123.1316.146稻草4.9765.1116.0613.8613.970麦秸4.3967.3619.358.9015.363玉米秸4.8771.4517.755.9315.450玉米芯15.076.607.001.401

4、4.395棉秸6.7868.5420.713.9715.991-39-区域供热2010.3期为了提供反应的热力学条件，气化过程的空气发生反应，同时释放大量的热以支持需要供给空气或氧气，使原料发生部分燃烧。生物干燥、热解和后续的还原反应，温度可达尽可能将能量保留在反应后得到的可燃气到1000~1200℃。中，气化后的产物含有H2、CO及低分子的（4）还原过程还原过程没有氧气存在，CmHn等可燃性气体。整个过程可分为：干燥、氧化层中的燃烧产物及水蒸气与还原层中木热解、氧化和还原。炭发生反应，生成氢气和一氧化碳等。这些气（1）干燥过程生物质进入气化炉后，在体和挥发分组成了可

5、燃气体，完成了固体生热量的作用下，析出表面水分。在200~300℃物质向气体燃料的转化过程。时为主要干燥阶段。1.2气化工艺（2）热解反应当温度升高到300℃以上生物质气化有多种形式，如果按气化介质时开始进行热解反应。在300~400℃时，生物可以分为使用气化介质和不使用气化两种，前质就可以释放出70%左右的挥发组分，而煤者又可以细分为空气气化、氧气气化、水蒸气要到800℃才能释放出大约30%的挥发分。热气化、氢气气化等，后者有热分解气化。不同气解反应析出挥发分主要包括水蒸气、氢气、一化技术所得到的热值不同，因而应用领域也有［3］氧化碳、甲烷、焦油及其他碳氢化合物。所

6、不同。如表2所示为不同气化工艺技术产（3）氧化反应热解的剩余木炭与引入生可燃性气体的热值及其主要的用途。表2不同气化工艺技术的用途气化技术可燃气体热值（标准状态）（kJ/m3）用途空气气化5440~7322锅炉、干燥、动力氧气气化10878~18200区域管网、合成燃料水蒸气气化10920~18900区域管网、合成燃料氢气气化22260~26040工艺热源、管网热分解气化10878~15000燃料与发电、制造汽油与酒精的原料1.3气化设备气化炉是生物质气化反应的主要设备。按气化炉的运行方式不同，可以分为固定床、［4］流化床和旋转床三种类型。国内目前生物质气化过程所采用

7、的气化炉主要为固定床气化炉和流化床气化炉。固定床气化炉和流化床气化炉又有多种不同的形式，其各种类型如图1所示。1.3.1［3］［5］固定床气化炉固定床气化炉是一种传统的气化反应图1生物质气化炉的分类炉，其运行温度大约为1000℃。固定床气化炉化。其主要优点是产出气在经过裂解层和干可以分为上吸式、下吸式和横吸式气化炉。燥层时，将其携带的热量传递给物料，用于物上吸式气化炉中，生物质原料由炉顶加料的裂解和干燥，同时降低自身的温度，使炉入，气化剂由炉底部进气口加入，气体流动的子的热效率提高，产出气体含灰量少。方向与燃料运动的方向相反，向下流动的生下吸式气化炉