生物质气化..ppt

4.循环流化床气化炉 循环流化床气化系统结构与工作原理示意图 4.循环流化床气化炉 循环流化床气化炉与鼓泡床气化炉相比，循环流化床气化炉的流化速度高，气化剂的上升流速为5～10m/s，从而使得从气化炉出来的燃气中携带有大量的固体颗粒，这些颗粒包含大量未完全反应的炭粒，通过设置在气化炉出气口处的旋风分离器将这些颗粒从燃气中分离出来，并重新送入气化炉内，继续参与气化反应。循环流化床气化炉的反应温度一般也控制在700～900℃。 5.各种生物质气化炉比较 气化炉类型 优点 缺点 上吸式固定/移动床气化炉 工艺简单且成本低 燃气出口温度低，大约250℃ 碳转化率高 燃气灰分含量低 热效率高 焦油产率高 会产生沟流现象 会产生架桥现象 要求原料粒度小 会产生结渣问题 下吸式固定/移动床气化炉 工艺简单 燃气焦油含量低 要求原料粉碎很细 对原料的灰分含量有限制 存在功率限制 能产生架桥和结渣现象 鼓泡床气化炉 进料速率和成分较灵活 可气化高灰分含量原料 可以加压气化 燃气 CH4 含量高 容积负荷高 温度易于控制 操作温度受灰熔点的限制 燃气出口温度高 燃气焦油尘含量高 飞灰中炭含量可能偏高 循环流化床气化炉 操作灵活 操作温度可高达850℃ 存在腐蚀和磨损问题 气化生物质时可操控性差 双床流化床气化炉 不需要氧气 床层温度低使得CH4含量高 低床层温度导致焦油产量高 加压气化条件下控制困难 5.各种生物质气化炉比较 总之，大规模利用条件下应该首选最为可靠循环流化床气化炉系统，而小规模利用应选用下吸式气化炉，鼓泡流化床气化炉在中等规模利用条件下更有竞争力 生物质气化炉技术经济性能对比 §4 燃气净化 颗粒去除技术：旋风分离器、过滤器、静电除尘器、湿式除尘器 燃气净化 碱金属去除技术：低温凝结、过滤器，高温过滤 除焦油技术 物理方法除焦：湿式除尘器、静电除尘器，旋风除尘器 催化裂解除焦：木炭、白云石、镍基催化剂 除焦油技术 除焦油技术可以分为两类：一类是物理方法；另一类是催化裂解的方法。 物理方法除焦油主要采用冷凝的方法使燃气中的焦油凝结成液滴，然后利用湿式除尘器、静电除尘器，或旋风除尘器等将冷凝下来的焦油去除。 物理除焦只是将焦油从燃气中分离出来，而且多把分离出来的焦油作为废物排放，这使得焦油所含能量被浪费，如果处理不当还会产生污染 除焦油技术 湿式净化系统 除焦油技术 喷淋法除焦油 鼓泡法除焦油 除焦油技术 干式净化系统 1.气化炉 2.一次除尘 3.二次除尘 4.冷却管 5.过滤器 6.风机 7.水封 除焦油技术 催化裂解除焦油：通过高温热裂解可以将焦油转化为燃气。 对焦油裂解具有催化作用的材料很多，其中效果较好的材料主要有三种，即木炭、白云石、镍基催化剂 催化剂 反应温度/℃ 接触时间/s 转化效率/% 特点 镍基催化剂 750 约1.0 97 反应温度低、转化效果好；材料较贵，成本较高 木炭 800 900 约0.5 约0.5 91 99.5 木炭为气化自身产物，成本低；随着反应进行，木炭减少 白云石 800 900 约0.5 约0.5 95 99.8 转化效率高，材料分布广，成本低 * * * §1 基本概念 气化：在气化剂的作用下固态或液态碳基材料通过热化学反应转化成可燃气体的过程。 美国能源环保署对生物质气化做了如下定义：一种通过生物质的化学转化生产合成气或燃料气的技术，该化学转化过程通常包括在空气或水蒸气存在情况下以及还原气氛条件下生物质原料发生的局部氧化反应。 气化产物 不论通过哪种转化途径，生物质经过气化后主要生成以下三类物质： 1.气体：包括CO、H2、CH4等可燃成分，CO2、H2O等不可燃成分，以及气化剂携带的没有参与反应的气体，如N2等。 2.液体：主要指焦油。 3.固体：主要为炭以及原料所携带的一些惰性组分。 §2 气化原理 气化反应过程： 干燥 热裂解反应 氧化反应 还原反应 1. 干燥 进入气化炉的生物质原料首先被加热，在热量的作用下，原料所携带的水分被蒸发析出。此时原料所处的温度环境大约为100～150℃，在该温度范围内并没有化学反应的发生，只有原料的干物质与水分分离过程，因此这是一个物理过程。 2. 热裂解 热裂解产生的挥发分是一种非常复杂的混合气体，至少包括数百种碳氢化合物，有些可以在常温下被冷凝成液体，即焦油，不可冷凝气体则可直接作为气体燃料使用。 生物质 H2＋CO＋CO2＋H2O＋CH4＋CnHm＋焦油＋炭