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能量利用和轉換
固定床中由于床內溫度不均勻,導致熱交換效果較流化床差,但由于固體在床中停留時間長,故碳轉換,一般達90%~99%。流化床由于出爐燃氣中固體顆粒較多,造成不完全燃燒損失,碳轉換效率一般只有90%。兩者都具有較高熱效率。
環(huán)境效益
固定床燃氣飛灰含量低,而流化床燃氣飛灰含量高。其原因是固定床中溫度可高于灰熔點,從而使灰熔化成液態(tài),從爐底排出;而流化床中溫度低于灰熔點(否則熔成結渣,無法正常運行),飛灰被出氣帶出一部分。使用普通秸稈氣化爐有將近一半的燃氣被白白浪費,主要是燃燒不充分,亦稱為“化學熱損失”,未被燒盡的燃氣熱能被白白浪費了。所以流化床對環(huán)境影響比固定床大,在實際設計中必須對燃氣進行除塵凈化處理。
生物質氣化的發(fā)電技術主要有以下三種方法:帶有氣體透平的生物質加壓氣化、帶有透平或者是引擎的常壓生物質氣化、帶有Rankine循環(huán)的傳統(tǒng)生物質燃燒系統(tǒng)。傳統(tǒng)的BIGCC技術包括生物質氣化、氣體凈化、燃氣輪機發(fā)電及蒸汽輪機發(fā)電。在傳統(tǒng)電捕焦的技術基礎上,針對生物質燃氣特點,開發(fā)出適應于生物質燃氣的小型電捕焦油器。由于生物質燃氣熱值低(約5021kJ/m3),爐子出口氣體溫度較高(800℃以上),要使BIGCC具有較高的效率,必須具備兩個條件.一是燃氣進入燃氣輪機之前不能降溫,二是燃氣必須是高壓的。這就要求系統(tǒng)必須采用生物質高壓氣化和燃氣高溫凈化兩種技術才能使BIGCC的總體效率較高(40%)目前歐美一些國家正開展這方面研究,如美國Battelle(63MWe)和夏威夷(6MWe)項目.歐洲英國(8MWe)、瑞典(加壓生物質氣化發(fā)電4MWe)、芬蘭(6Mwe)以及歐盟建設3個7~12Mwe生物質氣化發(fā)電BIGCC示范項目,其中一個是加壓氣化,兩個是常壓氣化。
與發(fā)達國家生物質氣化技術相比,國內生物質氣化裝置基本上是以空氣為氣化劑的常壓固定床氣化技術,其技術上的問題主要是:燃氣質量不穩(wěn)定且燃氣熱值低;而并流式氣化爐是指氣化原料與氣化介質在床中的流動方向相同這兩種氣化爐按照氣化介質的流動方向不同又分別稱為上氣式、下氣式氣化爐。CO含量過多,不符合城市居民使用燃氣標準;燃氣凈化及焦油的處理有待于改進,國內已建成的生物質氣化系統(tǒng),對燃氣的凈化及焦油的處理大多采用水洗物理方法,凈化效率不高,氣體中焦油含量較高,既造成能源浪費,又加快設備損耗;整套裝置尚缺乏長時間的運行試驗,可靠性及使用壽命尚待確定;集中供氣系統(tǒng)質量標準與施工規(guī)范尚未形成,難以實現(xiàn)氣化技術的工程化。上述因素制約了生物質氣化技術在我國的商業(yè)化推廣。
生物質氣化爐的制作工藝
生物質氣化爐的制作工藝一般分為上吸式和下吸式兩種,簡單來說上吸式氣化爐,就是原料從上入料口投入,經過上述幾個步驟后生成可燃性氣體,后在底部用風機強制送風,在氣化發(fā)生器上部輸出燃氣,由于下吸式固定床氣化過程中可以二次裂解焦油,可有效地降低產物中焦油的含量。后者比較而言.結構較復雜,安裝后不易移動,但占地較小,容量一般較固定床的容量大。因此目前應用的工藝以下吸式固定床式發(fā)生器為主。