生物质能-2重点.ppt

水解是一种化工单元过程，是利用水将物质分解形成新的物质的过程。 水解：使某一化合物裂解成两个或多个较简单化合物的化学过程。水分子的H和OH部分参与被裂解化学键的任一侧起反应。如脂肪在酸、碱、脂酶的作用下水解, 生成甘油与脂肪酸或更小分子。 * * 生物质直接液化主要包括生物质的裂解和高压液化两类 生物质直接液化主要包括生物质的裂解和高压液化两类 还原过程 还原层位于氧化层的后方，燃烧后的水蒸气和二氧化碳与碳反应生成氢和一氧化碳等，从而完成了固体生物质原料向气体燃料的转变。主要的反应有： 还原反应是吸热反应，温度越高反应越强烈。温度低于600℃时，反应己相当缓慢。因此，还原层与氧化层的界面是氧含量等于零的界而，还原层结束的界面大致为温度等于600℃的界面。 * 生物质气化的介质 生物质气化有多种形式，如果按气化介质分，可分为使用气化介质和不使用气化介质两种，而使用气化介质中又可分为：空气气化、氧气气化、水蒸气气化、水蒸气－氧气混合气化和氢气气化等。 空气气化技术直接以空气为气化剂, 是目前应用最广, 也是所有气化技术中最简单、最经济的一种。由于大量氮气的存在, 稀释了燃气中可燃气体的含量, 氮气占到总体积的50% ~55% , 燃气热值较低, 通常为5~ 6MJ/m3 . 可直接用于供气、工业锅炉等. * 氧气气化是指向生物质燃料提供一定氧气，使之进行氧化还原反应，产生可燃气，但没有隋性气体N2，在与空气气化相同的当量比下，反应温度提高，反应速率加快，反应器容积减小，热效率提高，气化气热值提高一倍以上。在与空气气化相同反应温度下，耗氧量减少，当量比降低，因而也提高气体质量，氧气气化产生的燃气热值与城市煤气相当。在该反应中应控制氧气供给量，既保证生物质全部反应所需要的热量，又不能使生物质同过量的氧反应生成过多的二氧化碳。氧气气化生成的可燃气体的主要成分为一氧化碳、氢气及甲烷等，其热值为 15000kJ/m3左右，为中热值气体。 * 水蒸气气化是指水蒸气同高温下的生物质发生反应，它不仅包括水蒸气和碳的还原反应，尚有CO与水蒸气的变换反应，各种甲烷化反应，及生物质在气化炉内的热分解反应等，其 主要气化反应是吸热反应过程，因此，水蒸气气化的热源来自外部热源及蒸汽本身热源，但反应温度不能过高，该技术较复杂，不宜控制和操作。气体的热值可以达到10920－18900kJ/m3，为中热值气体。 水蒸气气化经常出现在需要中热值气体燃料而又不使用氧气的气化过程，如双床气化反应器中有一个床是水蒸气气化床。 * 空气（氧气）＋水蒸气气化 水蒸气-氧气混合气化是指空气（氧气）和水蒸气同时作为气化质的气化过程。从理论上分析，空气（或氧气）＋水蒸气气化是比单用空气或单用水蒸气都优越的气化方法。一方面，它是自供热系统，不需要复杂的外供热源，另一方面，气化所需要的一部分氧气可由水蒸气提供，减少了空气（或氧气）消耗量，并生成更多的H2及碳氢化合物，特别是有催化剂存在的条件下，CO变成CO2的反应的进行，降低了气体中CO的含量，使气体燃料更适合于用作城市燃气。 * 热分解气化 热分解气化是在完全无氧或只提供极有限的氧使气化不至于大量发生情况下进行的生物质热降解，可描述成生物质的部分气化。它主要是生物质的挥发分在一定温度作用下产生挥发，生成四种产物：固体炭、木焦油和木醋液（可凝挥发物）和气化气（不可凝挥发物）。按热解温度可分为低温热解（60℃以下），中温热解（60℃－900℃）和高温热解（900℃以上）。气化气热值约15000kJ/m3，为中热值气体。由于干馏是吸热反应，应在工艺中提供外部热源以使反应进行。 加氢气化 氢气气化是使氢气同碳及水发生反应生成大量的甲烷，其反应条件苛刻，需在高温高压且具有氢源的条件下进行。其气化气热值可达22260－26040kJ/m3，属高热值气化气，此类气化不常应用。 * 生物质气化设备及工作原理 用来气化固体燃料的设备叫做气化炉。气化炉是生物质气化系统中的核心设备。生物质在气化炉内进行气化反应，生成可燃气。生物质气化炉可以分为固定床气化炉和流化床气化炉两种类型。而固定床气化炉和流化床气化炉又都有多种不同形式。 固定床气化炉分为下吸式气化炉、上吸式气化炉、横吸式气化炉和开心式气化炉。 流化床气化炉包括循环流化床气化炉、双流化床气化炉等。 * * * 物料由气化炉顶部加入，气化剂（空气）由炉底部经过炉栅进入气化炉，产出的燃气通过气化炉内的各个反应区，从气化炉上部排出。 在上吸式气化炉中，气流流动方向与向下移动的物料运动方向相反。向下流动的生物质原料被向上流动的热气体烘干脱去水分，干生物质进入裂解区后得到更多的热量，发生裂解反应，析出挥发分，产生的炭进入还原区，与氧化区产生的热气体发生