生物质循环流化床气化的实验.doc

生物质循环流化床气化净化系统的应用 摘要：介绍了生物质循环流化床气化的实验系统、实验方法和结果分析。 关键词：循环流化床；气化；生物质 Experiment on Biomass Gasification in Circulating Fluidized Bed MA Wen-chao，HU Yan-jun，LIU Fang-jin， CHEN Guan-yi (Institute of Bioenergy and Wastes Treatment，Tianjin University，Tianjin 300072，China) Abstract：The experimental system，experimental method and result analysis of biomass gasification in a circulating fluidized bed are introduced. Key words：circulating fluidized bed；gasification；biomass 。 生物质是一种新型、清洁的可再生资源[1、2]，与其他可再生能源相比，生物质资源量大且分布广[3]，处理技术简单，应用范围广。因此，在众多的可再生能源中，生物质因产量丰富、易于利用、温室气体减排效果好而受到世界各国的重视[4]。。 该技术采用空气预热式循环流化床作为燃气生成和空气预热系统，由旋风分离器、文丘里管和水洗塔构成燃气净化系统，还具有污水处理池等污水处理及循环系统，具有适用性广，技术性能高的特点，它可以单独或同时处理几种废料，包括木屑、谷壳、秸秆或甘蔗渣等，日处理废料量可以从１０吨到２００吨，所产生的燃气可发电几百kW到几千kW，而且耗水量低，热效率高（大于１６％） ? ??传统处理生物质的方法是在燃烧炉里直接燃烧，利用效率低，造成生物质能的巨大浪费。现代的处理方法能克服上述不足，具体方法有：直燃生物质进行热电联产，热化学转化方法制取燃气，生物化学法制取气体、液体燃料等[6～10]。 ??? 气化作为一种热化学转化技术，因其具有如下优点而引起广泛关注：对原料的种类及颗粒大小没有严格要求，合成气应用广泛，相比于热解污染问题较小。此外，IEA(国际能源署)可再生能源研究中心的报告[11]和McGowin等人[2]的研究表明：气化技术用于热电联产，与生物质直燃技术以及其他发电方式(包括天然气联合循环)的造价几乎相同。Krigmont[13]预言气化将应用于处理固体废弃物领域，使其转化成有用的燃料以解决严重的环境问题。但气化技术尚存在很多问题：产气过程不稳定、燃料适应性较差、大规模推广困难、燃气质量差等。 ??? 虽然循环流化床技术在过去的20年中被广泛应用于煤燃烧和石油工业，并取得巨大成功，但在生物质气化方面的应用较少[14]。考虑到循环流化床技术的特点，生物质循环流化床气化有如下特性：可使用多种生物质原料，易扩大规模，可应用于现有的发电站，造价低[15]。然而其技术不确定性很高，设计一种新的气化发生器的难度也很大。 ??? 本文将介绍天津大学的生物质循环流化床气化实验系统，该装置旨在制取高品位燃气的同时，降低焦油及颗粒物含量，减少气化过程污染物的排放，提高产气率，且不影响制取气体的热值[16]。此外，还将获取循环流化床气化系统的运行经验，控制其稳定运行，使气体组成及产气量波动小。 1 实验系统及方法 ? ??① 实验系统 ? ??实验系统采用的是循环流化床气化系统，见图1。系统由两级给料装置、流化床主体(气化炉)、旋风分离器、返料器、氢气发生器、空气预热器和辅助设备组成。辅助设备包括点火装置、燃气净化装置、燃气采样装置和烟囱，以及计算机自动采集系统。主体床高为6000 mm，内径为125 mm，通过热功率为150 kW的圆柱型电加热器调节床温。松树的锯屑作为气化物质，其工业分析和元素分析见表1。 ? 表1 松树锯屑成分分析 Tab.1 Composition analysis of pine filing 工业分析 固定碳/% 16.35 挥发分/% 70.55 水分/% 12.27 灰分/% O.8 元素分析 碳质量分数/% 47.67 氧质量分数/% 43.94 氢质量分数/% 5.86 氮质量分数/% 1.50 硫质量分数/% 0.09 氯质量分数/% 0.11 灰分/% O.83 高热值/(MJ·kg-1) 18.10 表2 循环流化床气化系统的设计参数 Tab.2 Design parameters for circulating fluidized bed gasification system 床内衫mm 125 床高/m 6.0 炉