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生物質(zhì)氣化按照使用的氣化器類型不同分為固定床氣化和流化床氣化兩種。氣流床氣化對(duì)于入爐顆粒粒度要求細(xì)(一般要求小于0.4mm),對(duì)于生物質(zhì)而言,要滿足氣流床的氣化的粒度要求還有許多技術(shù)及經(jīng)濟(jì)難題需要解決。
2.1生物質(zhì)固定床氣化爐
固定床是一種傳統(tǒng)的氣化反應(yīng)器,其運(yùn)行溫度一般在1000C左右。固定床氣化爐分為逆流式(Counter~current)、并流式(Concurrent)。如圖1、2所示。逆流式氣化爐是指氣化原料與氣化介質(zhì)在床中的流動(dòng)方向相反。而并流式氣化爐是指氣化原料與氣化介質(zhì)在床中的流動(dòng)方向相同這兩種氣化爐按照氣化介質(zhì)的流動(dòng)方向不同又分別稱為上氣式、下氣式氣化爐。其氣化的基本原理:利用氧和生物質(zhì)的一部分燃燒,為熱分解及還原反應(yīng)提供熱量,從而使固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料。下面對(duì)上氣式固定床生物質(zhì)氣化爐的運(yùn)行工藝作簡(jiǎn)單介紹。
能量利用和轉(zhuǎn)換
固定床中由于床內(nèi)溫度不均勻,導(dǎo)致熱交換效果較流化床差,但由于固體在床中停留時(shí)間長(zhǎng),故碳轉(zhuǎn)換,一般達(dá)90%~99%。流化床由于出爐燃?xì)庵泄腆w顆粒較多,造成不完全燃燒損失,碳轉(zhuǎn)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?xì)怙w灰含量低,而流化床燃?xì)怙w灰含量高。其原因是固定床中溫度可高于灰熔點(diǎn),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(diǎn)(否則熔成結(jié)渣,無法正常運(yùn)行),飛灰被出氣帶出一部分。所以流化床對(duì)環(huán)境影響比固定床大,在實(shí)際設(shè)計(jì)中必須對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行除塵凈化處理。一些發(fā)展中國(guó)家,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展也逐步重視生物質(zhì)的開發(fā)利用,增加生物質(zhì)能的生產(chǎn),擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,提高其利用效率。
生物質(zhì)氣化爐的制作工藝
生物質(zhì)氣化爐的制作工藝一般分為上吸式和下吸式兩種,簡(jiǎn)單來說上吸式氣化爐,就是原料從上入料口投入,經(jīng)過上述幾個(gè)步驟后生成可燃性氣體,后在底部用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制送風(fēng),在氣化發(fā)生器上部輸出燃?xì)?,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(chǎn)物中焦油的含量。因此目前應(yīng)用的工藝以下吸式固定床式發(fā)生器為主。運(yùn)行過程中,固定床床內(nèi)溫度不均勻,固體在床內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng),而氣體停留時(shí)間較短,壓力降較低。