第三章生物质的热解气化课件.ppt

3.2气化炉及设计举例 概述 气化炉的定义：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重不同形式。 3.2气化炉及设计举例 所谓固定床气化炉，是指气流在通过物料层时，物料相对于气流来说，处于静止状态，因此称作固定床。一般情况下，固定床气化炉适用于物料为块状及大颗粒原料。 固定床气化炉具有以下优点： 制造简便，有很少的运行部件； 较高的热效率。其缺点为： 内部过程难于控制； 内部物质容易搭桥形成空腔； 处理量小。根据气化炉内气流运动的方向，固定床气化炉又可分为下吸式气化炉、上吸式气化炉、横吸式气化炉及开心式气化炉四种类型。 在流化床气化炉中，一般采用沙子作为流化介质（也可不用），由气化炉底部吹入的、向上流动的强气流使沙子和生物质物料的运行就像是液体沸腾一样的漂浮起来。所以，流化床有时也叫沸腾床。流化床气化炉具有气、固接触，混合均匀的优点，是唯一在恒温床上反应的气化炉，反应温度一般为750-850度。流化介质一般选用惰性材料（如沙子）或非惰性材料（石灰或催化剂），可增加传热效率及促进气化反应。流化床气化炉适合水分含量大、热值低、高效利用、着火困难的生物质原料，原料适应性广，可大规模、高效利用。按气化炉结构和气化过程， 1 2 1 2 3 3.2气化炉及设计举例 可将流化床气化炉分为单床气化炉、双床气化炉、循环流化床气化炉及携带床气化炉四种类型。 固定床气化炉 1.下吸式固定床气化炉 3 生物质的热解气化  王孝强 生物质能工程，32学时 3.1气化的基本原理 20世纪70年代，Gahly等首次提出了将气化技术用于生物质这种含能密度低的燃料。生物质气化是生物质转化过程必威体育精装版的技术之一。生物质原料通常含有70℃～90℃挥发分，这就意味着生物质受热后，在相对较低的温度下就有相当量的固态燃料转化为挥发分物质析出。由于生物质这种独特的性质，气化技术非常适用于生物质原料的转化。不同于完全氧化的燃烧反应，气化通过两个连续反应过程将生物质中的碳的内在能量转化为可燃烧气体，生成的高品位的燃料气既可以供生产、生活直接燃用，也可以通过内燃机或燃气轮机发电，进行热电联产联供，从而实现生物质的高效清洁利用。生物质气化的一个重要特征是反应温度低至600～650℃，因此可以消除在生物质燃料燃烧过程中发生灰的结渣、团聚等运行难题。 生物质气化采用的技术路线种类繁多，可从不同的角度对其进行分类。根据燃气生产机理可分为热解气化和反应性气化，其中后者又可根据反应气氛的不同细分为空气气化、水蒸气气化、氧气气化、氢气及其这些气体的混合物的气化。根据采用的气化反应器的不同又可分为 3.1气化的基本原理 固定床气化、流化床气化和气流床气化。另外，还可以根据气化规模的大小、气化反应压力的不同对气化技术进行分类。在气化过程中使用不同的气化剂、采取不同的运行方法以及过程运行条件，可以得到三种不同质量的气化产品气。三种类型的气化产品气有着不同的热值(CV)：低热值(LowCV)4～6MJ／Nm3(使用空气和蒸汽／空气)；中热值(MediumCV)l2～18MJ／Nm3(使用氧气和蒸汽)；高热值(HighCV)40MJ／Nm3(使用氢气或者是氢化)。 3.1气化的基本原理 气化的基本原理 为了清楚的描述气化过程，我们将以上吸式固定床气化炉（如图所示）为例 ，具体分析生物质的气化过程。 1.生物质的干燥 在气化炉的最上层为干燥区，从上面 加入的生物质燃料直接进入到燥区湿物 料在这里同下面三个反应区生成的热气 体产物进行换热，使原料中的水分蒸发 出去，生物质物料由含有一定水分的原 料转变为干物料。干燥区的温度大约为 100-250度。干燥区的产物为干物料和水 蒸气， 水蒸气随着下述的三个反应区的 产物排出气化炉，而干物料则落入裂解区。 3.1气化的基本原理 2.裂解反应 在氧化区和还原区生成的热气体，在上行过程中经过裂解层，将生物质加热。由前面叙述的气化原理可知，生物质受热后发生裂解反应。在反应中，生物质中大部分的挥发分从固体中分离出去。由于生物质的裂解需要大量的热量，在裂解区温度已降到400-600度。裂解反应方程式为 当然，在裂解反应中还有少量烃类物质的产生。裂解区的主要产物为炭、氢气、水蒸气、