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            气化反应器

            发布时间: 2016-07-01 16:03:41   作者:无   来源:

             

            第一部分:概述
            第二部分:技术原理
            第三部分:国内发展和应用现状
            第四部分;国外发展和应用现状
            第五部分:经典案例
            第六部分:参考文献
             
            概述
            生物质气化技术是一种热化学处理技术,通过气化炉将同态生物质能转换为使用方便而且清洁的可燃气体,可用于集中供气、供热、发电。其基本原理是将生物质原料加热,生物质原料进入气化炉后被干燥,伴随着温度的升高,析出挥发物,并在高温下裂解!热解’。热解后的气体和炭在气化炉的氧化区与供入的气化介质(空气、氧气、水蒸气等)发生氧化反应并燃烧。燃烧放出的热量用于维持干燥、热解和还原反应,最终生成了含有一定量的混合气体,去除焦油、杂质后即可燃用。这种方法改变了生物质原料的形态,使用更加方便,而且能量转换效率比固态生物质的直接燃烧有较大的提高。
             
            技术原理
            气化反应器
            生物质气化技术的核心是气化反应器(气化炉),气化炉也是生物质气化的主要设备。气化炉能量转化效率的高低是整个气化系统的关键所在,故气化炉型式的选择及其控制运行
            参数是气化系统非常重要的制约条件。常见的反应器有固定床、流化床及携带床3种形式。
            a) 固定床气化炉
            按气体在炉内流动方向,固定床气化炉可分为下吸式、上吸式、横吸式及开心式气化炉几种类型。下吸式固定床气化炉的优点是:结构比较简单;工作稳定性好;可随时开盖添料;气体和生物质物料通过高温喉管区时,生物质在喉管区发生气化反应,而且焦油也可以在炭床上裂解为永久性气体。一般情况下,下吸式固定床气化炉不设炉栅,但如果原料尺寸较小也可设炉栅。其缺点是抽出气化气时要耗费较大的功率,且气化气的温度较高,需要冷却。上吸式固定床气化炉的优点是:向下流动的生物质原料被向上流动的热气体烘干、裂解,从而大大提高了炉子的热效率,并且热分解层和干燥层对气化气有一定的过滤作用。其缺点是:添料不方便;气化气中含焦油较多。横吸式固定床气化炉的特点是空气由侧向供给,产出气体由侧向流出。气体流横向通过燃烧气化区。它主要用于木炭气化。
            b) 流化床气化炉
            流化床气化炉的反应物料中常常有精选过的颗粒状惰性材料,在吹入的气化剂作用下,物料颗粒和气化剂充分接触,受热均匀,在炉内呈“沸腾”燃烧状态,气化反应速度快,气化气得率高,且炉内温度高而恒定,是唯一在恒温床上进行反应的气化炉,反应温度为700~850℃。另外,焦油也可在流化床内裂解成气体。流化床气化炉的缺点是结构复杂,设备投资较多,而且气化气中灰分较多。流化床气化炉分单床气化炉、循环气化炉和双床气化炉。单床气化炉只有一个流化床,气化后生成的气化气直接进入净化系统中;循环流化床与单流化床气化炉的主要区别在于气化气出口处设有气固分离器,可将气化气携带出来的炭粒和惰性材料颗粒分离出来,返回气化炉再次参加反应,从而提高了碳的转化率。双流化床气化炉类似于循环床气化炉,不同的是第1级反应器的流化介质被第%级反应器加热。在第2级反应器中进行裂解反应,在第2级反应器中进行气化反应,双流化床的碳转化率也很高。
            c) 携带床气化炉
            携带床气化炉是流化床气化炉的一种特例,它不使用惰性材料,气化剂直接吹动生物
            质原料,不过原料在进炉前必须粉碎成细小颗粒。携带床具有气化温度高,碳的转化率高的优点,其运行温度高达1100~1300℃,碳转化率可达100%,并且气化气中焦油含量很少。但由于运行温度高,易烧结,故选材较难。采用不同气化炉及不同气化剂产出的气体成分不同,其热值也不同。
             
            国内发展和应用现状
            我国生物质气化发电技术的研究始于20世纪60年代,具有代表性的是稻壳气化发电系统。目前,有160200kW的生物质气化发电设备在我国已得到小规模应用,显示出一定的经济效益。“九五”期问进行了l MW生物质气化发电系统的研究,旨在开发适合中国国情的中型生物质气化发电技术。1 MW生物质气化发电系统于199810月建成,20007月通过科学院鉴定后投入小批量使用。由于受气化效率与内燃机效率的限制,简单的气化一内燃机发电循环系统效率低于18%。“十五”期间,中国科学院广州能源所在国家“863”计划项目支持下。在1 MW生物质气化发电系统的基础上,研制开发出4-6 MW生物质气化燃气-蒸汽联合循环发电系统,建成了相应的示范下程,系统效率提高到28%,为生物质气化发电技术的产业化奠定了基础。自2000年以来,我国已签订和在建生物质气化发电项目约
            30个,总装机容量超过40 MW。因此,生物质气化发电技术作为我国自主研发的先进技术,在未来生物质发电市场份额中将占有重要的地位,有巨大的发展潜力。
             
            国外发展和应用现状
            美国,欧洲等发达国家农业生产以农场为主,生物质资源集中,生物质气化一般规模较大,以发电和供热为主,自动化程度高,工艺较复杂,主要有生物质气化燃气一蒸汽联合循环发电(IGCC)、热电联产(cHP)等,发电效率和综合热效率都较高。
             
            经典案例
            生物质气化技术及其在西部地区的应用浅析.pdf
             
            参考文献
            [1] 车丽娜,王维新,生物质气化影响因素的分析,新疆农机化,2008年第3
            [2] 邱钟明陈砺,生物质气化技术研究现状及发展前景,可再生能源,2002年第4
            [3] 王新慧,生物质气化技术工艺,管理与财富,2009(5)