逃生系统
摘要：对于固定床和流化床，目前主要存在的问题是焦油生成。降低焦油方法包括两大类——原位处理和后处理，两类处理方法的效果显著，但各自仍然存在一些问题。对于流化床，添加床料可以改善生物质颗粒的流化特性，同时也会改善气化性能。对于气流床，其使用的生物质颗粒小，气化温度高，相比于固定床和流化床，气流床气化有气化速率快、碳转化率、冷煤气效率高、焦油生成几乎为零等优势，但仍存在一个很重要的问题——碳烟生成。目前对气流床气化碳烟生成的研究有限，主要集中在气化条件、钾的催化可以降低碳烟生成方面。 关键词：生物质气化;焦油;碳烟;共气化;烘焙
1引言
无论是生物质还是太阳能，都在可再生能源的范畴之内，大家必须予以高度重视。但风能等能源不稳定，利用价格高，效率低。人们便把目光再次投向了生物质能。生物质具备一定的特殊性，其中，碳能源占据着核心地位，也正是因为如此，该能源也成为了四大能源的其中
之一。在太阳能的作用下，该能源便能够实现光合作用。在光照条件下，大气中的二氧化碳转化为有机物质，化学能作为一种存储方式，对太阳能来说是至关重要的。此外，其也可以通过化学键的模式进行存储。
2流化床气化高浓除砂器
2.1 流化床气化原理
固定床在生产方面并不占据优势，且不能凭借自身的能力，对小规模原料进行处理，在此背景下，则可以选择使用流化床气化炉。
生物质颗粒下移，以逆流的方式接近气化剂。一旦气流速度呈快速上升趋势，则床层便会出现碰撞的现象，颗粒也无法保持稳定。尽管如此，也不会脱离气化炉的范围，因此，该模式也具备流化床气化工艺的称呼。对硫化介质而言，其不仅可以提升气化炉的工作效率，也可以推动气化进程。相较于固定床气化，其温度均匀性更为突出，反应能力显著，处理生物质的速率更大，产品气热值更高，焦油含量更低（相对于上吸式固定床）。同时流化床要求更小的生物质颗粒粒径。不足之处在于产品气的显热损失大，带出物较多。
2.2 生物质流化特性
Bai等在一种可视化的冷态流化床实验装置研究了静态床层高度、含水率和颗粒直径对单组分颗粒流化质量的影响，和混合体积比对二元混合料流化特性的影响。结果表明，合适的静床高度对流化床的稳定性有重要影响。随着生物质含水量的增加，最小流化速度迅速增加，流化指数持续下降。此外，对落叶松/石英砂-2二元混合物进行的流化实验表明，相同的最小流化速度是两种颗粒同时完全流化的关键参数，避免了半流化现象。落叶松(M = 10.3%)/石英砂-2的混合体积比和表观气速范围也是影响流化和混合质量的重要因素，最优值分别为1:3和3-5 umf。
3 焦油
3.1 降低焦油的方法
考虑到含有焦油的产品气在后期运输和利用上会污染设备、堵塞管道，焦油的生成会降低生物质气化过程效率，降低催化剂活性，并且焦油中的PAH会污染环境和危害人体健康等一系列问题，降低焦油生成是必须的。到目前为止，国内外针对减少生物质气化过程焦油
生成的研究很多。影响产品气体中焦油主要参数有温度、气化剂、当量比、停留时间等，降低气化过程焦油生成可以从改变上述气化工艺条件出发，当然还有其他的方法。根据操作位置，主要可以分为两大类：在气化炉内通过改变气化条件和气化炉结构原位降低焦油（原位降低）、气化后处理通过产品气净化装置降低焦油含量（后处理）。又可以根据具体方法分为：机械方法、催化裂解、高温热解、等离子脱除、参数操作法、添加床料、改变气化炉等。
3.2.1 后处理
（1）物理方法
其中物理方法包括洗涤、过滤、旋风分离、静电除尘。机械方法是根据产品气中的有效成分和焦油的物理性质（密度、水溶性等）不同，通过物理分离将焦油从产品气中分离出来。Phuphuakrat T等人研究了疏水吸附剂（柴油、生物柴油、植物油和机油）对生物质焦油的吸收效率，并与水进行了比较。
（2）催化裂解
催化裂解根据催化剂种类可以分为合成催化剂、天然催化剂（如白云石、橄榄石、活性炭）。基于化学机理不同，Torres等人将催化剂分为：a）酸性的b)碱性的c)铁基的d)镍基的。关于催化剂法降低焦油的研究很多。
Vera等研究了几种铁基颗粒对生物质焦油分解的影响。铁基材料源自Hoganas AB，在二次催化反应器中均为金属态。在常压流化床反应器中采用无树皮桦木作为燃料，测定了催化床前后产气中的焦油浓度。实验结果表明，所有测试的铁基材料具有明显的焦油还原能力。
4生物质气流床气化
4.1 生物质气流床气化的研究现状
生物质气流床气化技术现在还仅处于起步阶段，目前对该方向的研究主要是有关气化条件对气化性能的影响。
键盘防尘罩Qin等在实验室规模气流床反应器内对生物质(木材和秸秆)气化进行了研究。考察了反应温度、蒸汽/碳摩尔比、过剩空气系数和生物质种类对固、液、气产物的影响。研究发现，生
物质在所有实验的操作条件下完全转化，产品气在用反应温度为1350℃时几乎不含焦油，但含有一些碳烟。随着反应温度从1000℃上升到1350℃，产气量(H2、CO、CO2和碳氢化合物的总和)急剧增加72%。在反应温度1200℃以上，加入蒸汽的气化产品气中H2/CO摩尔比接近1。较高的温度有利于降低焦油的含量，但在1200℃时碳烟的产率达到最高，为56.7 g/kg。随着蒸汽的加入，产气率特别是H2产率逐渐升高，CO产率缓慢下降。当H2O/C=1，H2/CO的摩尔比等于1。蒸汽的加入可以明显降低碳烟的产率，但不可能完全避免碳烟。空气当量比从0.25增加到0.50对产气量没有显著影响，但H2、CO和碳烟的产气量下降，CO2产气量增加，H2/CO的摩尔比下降。关于生物质气化的模拟方法主要包括热力学平衡模型、动力学模型、现象学模型和人工神经网络模型。Fletcher等人基于CFX软件包建立了CFD模型，模拟了生物质气流床气化炉内的流动和反应。Ku等[3]利用Eulerian-Lagrangian CFD模拟方法研究了气化介质、反应器结构和原料特性对气化特性的研究。Chen等利用数值模拟研究比较了三种不同的材料，包括生竹，烘焙后的竹(280℃，1h)和高挥发性烟煤在以氧气为气化剂的气流床气化炉的气化。Kibria等[110]运用稳态动力模型研究了生物质CO2气流床气化。
结论压铸机料筒的设计
关于气化条件对气化性能的影响，三种形式的气化炉得到类似的结论，温度、气化剂、空气当量比、水蒸气与生物质比、停留时间、压力、生物质颗粒大小、催化剂等因素都会影响生物质气化性能。选择合适的气化条件对生物质气化很重要。
发热体参考文献
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