生物质气化

生物质气化技术简介莴笋削皮机
1、生物质能概述
生物质能源是绿植物将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内的能量,通常包括: 木材及森林工业废弃物"农业废弃物"生活有机废弃物"水生植物"油料植物等。世界能源消费中仅次于三大化石能源位列第四,占比达14%。据统计资料介绍,2009年,欧盟生物质能源的消费量约占欧盟能源消费总量的6%,美国的生物质能源利用占全国能源消费总量的4%,瑞典为32%。我国是个农业大国,生物质资源丰富,生物质能占能源消耗总量的20%,农村总能耗的65%以上为生物质能,其中薪材消耗量约占总能耗的29%。
生物质能源是一种理想的可再生能源,具有以下特点:(1)可再生性;(2)低污染性(生物质硫含量、氮含量低,燃烧过程中产生的SO2、NO2较低,生物质作为燃料时,二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减少温室效应);(3)广泛的分布性。缺乏煤炭的地域可充分利用生物质能。典型生物质的密度为400~900kg/m3,热值为17600~22600kJ/kg。表1分别是几种典型生物质燃料的元素分析和工业分析。
表1 几种典型生物质燃料元素分析和工业分析
生物质能的研究开发,主要有物理转换、化学转换和生物转换3大类。涉及到气化、液化、热解、固化和直接燃烧等技术。生物质能转换技术及产品如图1所示。
图1 生物质能转换技术及产品
2 、生物质气化
生物质气化是一种热化学转换技术,利用空气、氧气或水蒸气作为气化剂,将生物质转化成可燃气体的的过程。生物质气化可将低品位的固态生物质转换成高品位的可燃气体,可应用于集中供气、供热、发电以及作为化成化工品和原料气等。
2.1 气化原理(以上吸式固定床为例)
图2是上吸式固定床气化炉的原理图,生物质从上部加入,气化剂从底部吹入,生成的气体从上部离开气化炉。气化炉中参加反应的生物质自上而下分为干燥层、热分解层、还原层和氧化层。
从上面加入的湿物料在干燥层同下面反应层生成的热气体进行换热变成干物料落入热分解层,产生的水蒸气排出气化炉。干燥层温度为100~250℃。
生物质受到氧化层和还原层生成的热气体后发生裂解反应,大部分挥发分从固体中分离出去,由于裂解需要大量热量,热分解层温度已降低到400~600℃。裂解区产物为炭、氢气、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油以及其他烃类物质等,这些热气体继续上
升,而炭则进入下面还原区。
自制巧克力模具tsmm图2 上吸式气化炉气化原理
还原层中没有氧气存在,在氧化层中生成的二氧化碳在这里同炭及水蒸气发生还原反应,生成一氧化碳和氢气。主要方程式如下:
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由于还原反应吸热,还原区温度也降低,为700~900℃。还原区主要产物为一氧化碳、二氧化碳和氢气。
气化剂由底部进入,在经过灰渣层时与热灰渣进行换热,进入氧化层同炽热的炭发生燃烧反应,生成二氧化碳和一氧化碳,同时放出热量。温度可达1000~1200℃,为整个气化炉提供热源,热载体是上升的气体。
2.2 气化炉分类
按使用的气化剂的不同分类,生物质气化可分为干馏气化(不使用气化剂),空气气化,氧气气化,氢气气化,水蒸气气化和复合式气化等。
干馏气化是在完全无氧或只提供极为有限氧的情况下进行的生物质热解气化,其原理为生物质挥发分在一定温度作用下能够挥发生成固体炭(28~30%)、木焦油(5~10%)、木醋液(30~35%)和生成气(25~30%)。干馏气化需提供外部热源以使干馏反应得以连续进行,干馏气化生成气的热值约为15000kJ/m3。
账本网空气气化热值较低,大约5000kJ/Nm3,氧气气化生成气热值约为12000~15000kJ/Nm3。
水蒸气气化不仅包括水蒸气和碳的还原反应,也包括CO与水蒸气的变换反应和甲烷化反应等。水蒸气气化一般不单独使用,而是与氧气(或富养空气)气化联合采用。生成气热值可以达到11000~19000kJ/m3。供氧器
氢气气化是使氢气与炽热的炭及水蒸气发生反应生成大量甲烷的过程,热值达22000~26000kJ/m3。其反应条件苛刻,需要氢气做原料,故不常应用。
2.2.1 固定床气化炉

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