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在上氣式固定床氣化爐中,生物質原料從氣化爐的上部的加料裝置送入爐內,整個料層由爐膛下部的爐柵支撐。氣化劑從爐底下部的送風口進入爐內,由爐柵縫隙均勻分布并滲入料層底部區(qū)域的灰渣層,氣化劑和灰渣進行熱交換,氣化劑被預熱,灰渣被冷卻。氣化劑隨后上升至燃燒層,在燃燒層氣化劑和原料中的碳發(fā)生氧化反應,放出大量的熱量??墒範t內溫度達到1000℃,這一部分熱量可維持氣化爐內的氣化反應所需熱量。為進一步降低焦油含量,開發(fā)了緊湊式噴淋塔,電捕焦油器和低溫除焦油設備。氣流接著上升到還原層,在燃燒層生成的CO2還原成CO;氣化劑中的水蒸氣分解,生成H2和CO2這些氣體與氣化劑中未反應部分一起繼續(xù)上升,加熱上部的原料層,使原料層發(fā)生熱解,脫除揮發(fā)分,生成的焦炭落人還原層。生成的氣體繼續(xù)上升,將剛入爐的原料預熱、干燥后,進入氣化爐上部,經氣化爐氣體出口引出。
使用的原料
流化床對原料的要求較固定床低。固定床必須使用特定種類、形狀和尺寸盡可能一致的原料;流化床使用的原料不限定種類,進料形狀不限,顆粒尺寸可不一致。前者顆粒尺寸較大(>100mm),后者顆粒尺寸較小(>50ram)。
固定床氣化的主要產物是低熱值煤氣,含有少量焦油、油脂、氮等物質,需經過分離、凈化處理。流化床產生的氣體中焦油和氮的含量較低,氣體成分熱值穩(wěn)定,出爐燃氣中固體顆粒較固定床多,燃氣出爐溫度和床溫基本一致。
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。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。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。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。