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生物質(zhì)氣化是指生物質(zhì)由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的一種變化,這種變化是混合變化既有物理變化也有化學(xué)變化。通過氣化,我們可以將干燥的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為清潔的氣體燃料,在目前環(huán)保的大趨勢下得到很多客戶的追捧。主要是很多地方都在限制煤的燃燒,不允許燒煤,只能燒氣了。 而生物質(zhì)氣化,正是符合環(huán)保的要求的,中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,每年有大量的農(nóng)業(yè)廢棄物,秸稈,玉米桿,稻殼,麥秸,椰殼,花生殼,木材邊角料,木屑,鋸末, 樹皮,小木塊等等,還有一些廢舊建筑模板,都可以通過生物質(zhì)氣化爐轉(zhuǎn)廢為寶。轉(zhuǎn)化的氣體,既可以家用燃?xì)?,也可以供給大小型鍋爐燃燒。甚至過濾的很好的情 況下,可以供給發(fā)電機(jī)組發(fā)電。 那么生物質(zhì)氣化的原理是什么呢? 生物質(zhì)氣化分為四個(gè)過程:干燥階段,熱解階段,燃燒階段和還原階段,通過這四個(gè)階段,我們就可以讓生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為我們需要的清潔的可燃?xì)怏w,也就是木煤 氣,木煤氣的主要成分是氫氣和co,主要是通過不完全燃燒獲得的。雖然氣化過程分為四個(gè)階段,這四個(gè)階段并沒有很清晰的界限,甚至幾個(gè)過程會(huì)同時(shí)發(fā)生 的。需要注意的是,第二個(gè)階段,也就是熱解階段,熱解是生物質(zhì)在熱源的作用下,在缺氧的條件下使木材或者生物質(zhì)分解成木炭和各種液氣混合物,這是熱解階 段.第四個(gè)階段才是木煤氣的產(chǎn)生階段,這個(gè)階段的過程是化學(xué)變化和物理變化并存的,由于二氧化碳和水分通過炙熱的木炭,木炭極具活性,在高溫的條件下就產(chǎn) 生了化學(xué)反應(yīng)。由于植物燃?xì)猱a(chǎn)生的原料為農(nóng)作物秸稈、林木廢棄物、食用菌渣、牛羊畜糞及一切可燃性物質(zhì),是一種取之不盡,用之不竭的再生資源。二氧化碳和炭反應(yīng)產(chǎn)生可燃的co,生物質(zhì)中的水和炭產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)生可燃的氫氣和co。
生物質(zhì)氣化技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展與現(xiàn)狀
我國對生物質(zhì)氣化技術(shù)的深入研究始于上世紀(jì)8O年代。經(jīng)過2O年的努力,我國生物質(zhì)氣化技術(shù)日趨完善。目前已經(jīng)成功開發(fā)出將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成可燃?xì)怏w的技術(shù),大多采用固定床氣化,如河北的ND系列、山東的XFL系列、廣州的GSQ-110型和云南QL50、60型;其生物質(zhì)氣化裝置均為流化床氣化爐,使用氧氣或者水蒸氣作氣化劑,產(chǎn)出中熱值燃?xì)狻=ǔ傻亩鄠€(gè)生物質(zhì)氣化的供熱、傳熱系統(tǒng),應(yīng)用在不同場合取得了一定的社會(huì)、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。
據(jù)測定,焦油占可燃?xì)饽芰康?%~l5%在低溫下難以與可燃?xì)庖坏辣蝗紵?,故大部分焦油的能量被白白浪費(fèi)。由于焦油在低溫下凝結(jié)成液體,容易和水、焦炭顆粒粘合在一起,堵塞輸氣管道、閥門等下游設(shè)施.加之其難以完全燃燒,產(chǎn)生的炭黑對內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等燃?xì)庠O(shè)備損害相當(dāng)嚴(yán)重,因此在發(fā)展用生物質(zhì)氣化來進(jìn)行電力和熱能生產(chǎn)過程中,熱燃?xì)獾膬艋顷P(guān)鍵的步驟之一。在生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)中,焦油含量在0.02~0.5g/Nm3范圍內(nèi)是可以接受的。但目前的氣化技術(shù)將原始?xì)庵械慕褂秃靠刂圃?.5~2g/Nm3以下非常困難。在生物質(zhì)氣化過程中,由于氣化溫度較低,致使氣化過程中產(chǎn)生的氣體的焦油含量大,且其成分非常復(fù)雜。
氧化反應(yīng)生物質(zhì)在氧化層中的主要反應(yīng)
1、氧化反應(yīng) 生物質(zhì)在氧化層中的主要反應(yīng)為氧化反應(yīng),氣化劑由爐柵的下部導(dǎo)入,經(jīng)灰渣層吸熱后進(jìn)入氧化層,在這里通過高溫的碳發(fā)生燃燒反應(yīng),生成大量的 ,同時(shí)放出熱量,溫度可達(dá)1000~1300攝氏度, 在氧化層進(jìn)行的燃燒均為放熱反應(yīng),這部分反應(yīng)熱為還原層的還原反應(yīng),物料的裂解及干燥提供了熱源。 2、還原反應(yīng)。在氧化層中生成的 和碳與水蒸氣發(fā)生還原反應(yīng)。 3、裂解反應(yīng)區(qū)。氧化區(qū)及還原區(qū)生成的熱氣體在上行過程中經(jīng)裂解區(qū),將生物質(zhì)加熱,使在裂解區(qū)的生物質(zhì)進(jìn)行裂解反應(yīng)。第四個(gè)階段才是木煤氣的產(chǎn)生階段,這個(gè)階段的過程是化學(xué)變化和物理變化并存的,由于二氧化碳和水分通過炙熱的木炭,木炭極具活性,在高溫的條件下就產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)。 4、干燥區(qū)。經(jīng)氧化層、還原層及裂解反應(yīng)區(qū)的氣體產(chǎn)物上升至該區(qū),加熱生物質(zhì)原料,使原料中的水分蒸發(fā),吸收熱量,并降低產(chǎn)生溫度,生物質(zhì)氣化爐的出口溫度一般為100~300℃