
三牛氣體增壓泵應用于生物質氣化是指生物質氣化原料 (如秸稈、木屑、稻殼等)壓制成型或經簡單的破碎干燥加工處理后,
在欠氧條件下,送入氣化爐中進行氣化裂解,即在一定的熱力學條件下,借助于部分空氣 (或氧氣)、水蒸氣的作用,使生物質的高聚物發生熱解、氧化、還原、重整反應,
熱解伴生的焦油進一步熱裂化或催化裂化為小分子碳氫化合物,獲得含CO、H2和CH4的可燃氣體并進行凈化處理而獲得產品氣的過程。
20世紀70年代,Gahly等首次提出了將氣化技術用于生物質這種含能密度低的。生物質氣化是生物質轉化過程最新的技術之一。生物質原料通常含有70℃~90℃揮發分,這就意味著生物質受熱后,在相對較低的溫度下就有相當量的固態燃料轉化為揮發分物質析出。由于生物質這種獨特的性質,
氣化技術非常適用于生物質原料的轉化。不同于完全氧化的燃燒反應,氣化通過兩個連續反應過程將生物質中的碳的內在能量轉化為可燃燒,生成的高品位的燃料氣既可以供生產、生活直接燃用,
也可以通過羅茨風機增壓內燃機或燃氣輪機發電,進行熱電聯產聯供,從而實現生物質的高效清潔利用。生物質氣化的一個重要特征是反應溫度低至600~650℃,因此可以消除在生物質燃料燃燒過程中發生灰的結渣、團聚等運行難題。
生物質氣化采用的技術路線種類繁多,可從不同的角度對其進行分類。根據燃氣生產機理可分為熱解氣化和反應性氣化,其中后者又可根據反應氣氛的不同細分為空氣氣化、水蒸氣氣化、氧氣氣化、
氫氣及其這些的混合物的氣化。根據采用的氣化反應器的不同又可分為固定床氣化、流化床氣化和氣流床氣化。另外,還可以根據氣化規模的大小、氣化反應壓力的不同對氣化技術進行分類。在氣化過程中使用不同的氣化劑、采取不同的運行方法以及過程運行條件,可以得到三種不同質量的氣化產品氣。三種類型的氣化產品氣有著不同的熱值(CV):低熱值(LowCV)4~6MJ/Nm3(使用空氣和蒸汽/空氣);中熱值(MediumCV)l2~18MJ/Nm3(使用氧氣和蒸汽);高熱值(HighCV)40MJ/Nm3(使用氫氣或者是氫化)。
2生物質氣化反應爐
生物質氣化按照使用的氣化器類型不同分為固定床氣化和流化床氣化兩種。氣流床氣化對于入爐顆粒粒度要求細(一般要求小于0.4mm),對于生物質而言,要滿足氣流床的氣化的粒度要求還有許多技術及經濟難題需要解決。
2.1生物質固定床氣化爐
固定床是一種傳統的氣化反應器,其運行溫度一般在1000C左右。固定床分為逆流式(Counter~current)、并流式(Concurrent)。如圖1、2所示。逆流式氣化爐是指氣化原料與氣化介質在床中的流動方向相反。而并流式氣化爐是指氣化原料與氣化介質在床中的流動方向相同這兩種氣化爐按照氣化介質的流動方向不同又分別稱為上氣式、下氣式氣化爐。下面對上氣式固定床生物質氣化爐的運行
工藝作簡單介紹。
在上氣式固定床氣化爐中,生物質原料從氣化爐的上部的加料裝置送入爐內,整個料層由爐膛下部的爐柵支撐。氣化劑從爐底下部的送風口進入爐內,由爐柵縫隙均勻分布并滲入料層底部區域的灰渣層,氣化劑和灰渣進行熱交換,氣化劑被預熱,灰渣被冷卻。氣化劑隨后上升至燃燒層,在燃燒層氣化劑和原料中的碳發生氧化反應,放出大量的熱量。可使爐內溫度達到1000℃,這一部分熱量可維持氣化爐內的氣化反應所需熱量。氣流接著上升到還原層,在燃燒層生成的CO2還原成CO;氣化劑中的水蒸氣分解,生成H2和CO2這些與氣化劑中未反應部分一起繼續上升,加熱上部的原料層,使原料層發生熱解,脫除揮發分,生成的焦炭落人還原層。生成的氣體繼續上升,將剛入爐的原料預熱、干燥后,進入氣化爐上部,經氣化爐氣體出口引出。
2.2流化床生物質
燃燒是一種先進的燃燒技術,應用于生物質燃燒上已獲得了成功,但是用于生物質氣化仍是一個新課題。與固定床相比。流化床沒有爐柵,一個簡單的流化床
由燃燒室、布風板組成,氣化劑通過布風板進人流化床反應器中。按氣固流動特性不同,將流化床分為鼓泡流化床和循環流化床,如圖3所示。鼓泡流化床氣化爐中氣流速度相對較低,幾乎沒有固體顆粒從流化床中逸出。而循環流化床氣化爐中流化速度相對較高,從流化床中攜帶出的顆粒在通過旋風分離器收集后重新送人爐內進行氣化反應。流化床氣化爐有良好的混合特性和較高的氣固反應速率。
在生物質氣化過程中首先通過外加熱到運行溫度,床料吸收并貯存熱量。鼓人氣化爐的適量空氣經布風板均勻分布后將床料流化,床料的湍流流動和混合使整個床保持一個恒定的溫度當合適粒度的生物質燃料經供料裝置加入到流化床中時,與高溫床料迅速混合,在布風板以上的一定空間內激烈翻滾,在常壓條件下迅速完成干燥、熱解、燃燒及氣化反應過程,使之在等溫條件下實現能量轉化,從而生
產出需要的燃氣。床料本身的較高的熱容量像一個熱量詞速器,可使生物質氣化爐在停爐一整夜后無需外在熱量情況下重新開車。由于床料熱容大,即使水分含量較高的也可直接氣化。通過控制運行參數可使流化床床溫保持在結渣溫度以下,床層只要保持均勻流化就可使床層保持等溫,這樣可避免局部燃燒高溫。流化床氣化爐氣化強度高,人爐的燃料量及風量可嚴格控制,非常適合于大型的工業供氣
系統,且燃氣的熱值可在一定的范圍內任意調整。因此,流化床反應器是生物質氣化轉化的一種較佳選擇,特別是對于灰熔點較低的生物質。