生物質(zhì)氣化總結(jié)課件

生物質(zhì)氣化1生物質(zhì)氣化1主要內(nèi)容生物質(zhì)氣化基本原理生物質(zhì)氣化反應(yīng)動力學(xué)生物質(zhì)氣化設(shè)備和工作原理生物質(zhì)氣化指標(biāo)及影響因素主要內(nèi)容生物質(zhì)氣化基本原理生物質(zhì)氣化反應(yīng)動力學(xué)生物質(zhì)氣化設(shè)備生物質(zhì)氣化基本原理圖上吸式氣化爐氣化原理1.干燥區(qū)溫度大約為100~250℃產(chǎn)物為干物料和水蒸氣水蒸氣隨著下面三個(gè)反應(yīng)區(qū)的產(chǎn)熱排除氣化爐干物料進(jìn)入裂解區(qū)2.熱分解區(qū)（裂解區(qū)）溫度大約為300~600℃產(chǎn)物為炭、H2、水蒸氣、CO、CO2、CH4、焦油及其他烴類物質(zhì)熱氣體上升進(jìn)入干燥區(qū)炭進(jìn)入還原區(qū)生物質(zhì)氣化基本原理圖上吸式氣化爐氣化原理1.干燥區(qū)生物質(zhì)氣化基本原理圖上吸式氣化爐氣化原理3.還原區(qū)（吸熱）溫度大約為700~900℃產(chǎn)物為CO、CO2、H2熱氣體上升進(jìn)入裂解區(qū)未反應(yīng)炭進(jìn)入氧化區(qū)4.氧化區(qū)（放熱）溫度大約為1000~1200℃產(chǎn)物為CO、CO2熱氣體上升進(jìn)入還原區(qū)灰進(jìn)入灰室生物質(zhì)氣化基本原理圖上吸式氣化爐氣化原理3.還原區(qū)（吸熱）生物質(zhì)氣化反應(yīng)動力學(xué)生物質(zhì)氣化動力學(xué)包括熱分解過程機(jī)理及動力學(xué)表達(dá)式，還原過程中的主要化學(xué)反應(yīng)及過程速率，焦炭的燃燒過程及其二次反應(yīng)過程速率。分解過程機(jī)理及動力學(xué)表達(dá)式低溫時(shí)（低于250℃）的主要產(chǎn)物是CO2、CO、H2O及焦炭；溫度升高至400℃以上時(shí)，生成CO2、CO、H2O、H2、CH4焦炭及焦油等；溫度繼續(xù)升高至700℃并有足夠停留時(shí)間時(shí)，出現(xiàn)二次反應(yīng)，即焦油裂解為氫、輕烴及炭等產(chǎn)物。生物質(zhì)氣化反應(yīng)動力學(xué)生物質(zhì)氣化動力學(xué)包括熱分解過程機(jī)生物質(zhì)氣化反應(yīng)動力學(xué)還原過程中主要化學(xué)反應(yīng)及過程速率

下面反應(yīng)是可逆的，增加溫度、降低壓力促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。溫度低于700℃時(shí)，反應(yīng)有利于CO2的生成，并且水蒸氣與碳的反應(yīng)速率極為緩慢。溫度從800℃開始升高時(shí)，水蒸氣與碳的反應(yīng)明顯增加。其中水蒸氣與碳的反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系式：生物質(zhì)氣化反應(yīng)動力學(xué)還原過程中主要化學(xué)反應(yīng)及過程速率其中水蒸生物質(zhì)氣化反應(yīng)動力學(xué)焦炭的燃燒過程及其二次反應(yīng)過程速率

生物質(zhì)炭的燃燒速率受燃燒溫度控制，基本呈現(xiàn)對數(shù)曲線增長。又受氧通過灰層的擴(kuò)散速率控制，細(xì)顆粒的燃燒速率比大顆?？斓枚?。隨著顆粒粒徑減小，燃燒速率按對數(shù)曲線遞增。

焦油的燃燒速率隨溫度增加而增加，且接近直線關(guān)系。

二次反應(yīng)包括裂解、重整、水蒸氣與一氧化碳的變換反應(yīng)、二氧化碳與碳及碳與水蒸氣的還原反應(yīng)等。溫度與停留時(shí)間是決定二次反應(yīng)程度的主要因素。生物質(zhì)氣化反應(yīng)動力學(xué)焦炭的燃燒過程及其二次反應(yīng)過程速率1）固定床①上吸式氣化爐優(yōu)點(diǎn)是：燃?xì)庠诮?jīng)過熱分解層和干燥層時(shí)，將熱量傳遞給物料，用于物料的熱分解和干燥，同時(shí)降低其自身的溫度，使?fàn)t子熱效率大大提高；熱分解層和干燥層對燃?xì)庥幸欢ǖ倪^濾作用，所以出爐的燃?xì)庵兄缓猩倭炕曳?；結(jié)構(gòu)簡單，加工制造容易，爐內(nèi)阻力小。缺點(diǎn)是：原料中水分不能參加反應(yīng)，減少了燃?xì)庵蠬和碳?xì)浠衔锏暮浚瑲怏w與固體逆向流動時(shí)，物料中的水分隨產(chǎn)品氣體帶出爐外，降低了氣體的實(shí)際熱值，增加了排煙熱損失；熱氣體從底部上升時(shí)，溫度沿著反應(yīng)層高度下降，物料被干燥與低溫度的氣流相遇，原料在低溫(250～400oC)下進(jìn)行熱分解，導(dǎo)致焦油含量高。生物質(zhì)氣化設(shè)備和工作原理1）固定床優(yōu)點(diǎn)是：缺點(diǎn)是：生物質(zhì)氣化設(shè)備和工作原理②下吸式氣化爐優(yōu)點(diǎn)是：氣化強(qiáng)度較上吸式高；工作穩(wěn)定性好；由于氧化區(qū)在熱解區(qū)與還原區(qū)之間，因而干餾和熱解的產(chǎn)物都要經(jīng)過氧化區(qū)，在高溫下裂解成H2和CO等永久性小分子氣體，使氣化氣中焦油含量大大減少。缺點(diǎn)是：出爐的可燃?xì)庵泻械幕曳州^多；出爐的可燃?xì)獾臏囟容^高，須用水進(jìn)行冷卻。生物質(zhì)氣化設(shè)備和工作原理②下吸式氣化爐生物質(zhì)氣化設(shè)備和工作原理③橫吸式氣化爐

生物質(zhì)原料由爐頂加入，灰分落入爐柵下部的灰室。氣化劑由側(cè)面進(jìn)入，產(chǎn)出的氣體也由側(cè)面流出，氣流橫向通過氣化區(qū)，在氧化區(qū)、還原區(qū)進(jìn)行的熱化學(xué)反應(yīng)與下吸式氣化爐相同，只不過反應(yīng)溫度較高，燃燒區(qū)溫度甚至?xí)^灰熔點(diǎn)，容易造成結(jié)渣。因此，該爐適用于含灰分少的原料，一般用作焦炭和木炭氣化。

（2）流化床氣化爐

流化床氣化爐的反應(yīng)物料中常摻有精選過的惰性材料沙子，在吹入氣化劑作用下，物料顆粒、沙子、氣化劑接觸充分，受熱充分，在爐內(nèi)呈“沸騰”燃燒狀態(tài)，氣化反應(yīng)速度快，生產(chǎn)能力大，氣化效率高。生物質(zhì)氣化設(shè)備和工作原理③橫吸式氣化爐主要缺點(diǎn)

產(chǎn)氣中灰分需要很好地凈化處理和部件磨損嚴(yán)重。生物質(zhì)氣化設(shè)備和工作原理以外循環(huán)流化床氣化爐為例：主要優(yōu)點(diǎn)

氣化反應(yīng)在床內(nèi)進(jìn)行，焦油也在床內(nèi)裂解，氣固分離以后的炭不斷循環(huán)回反應(yīng)爐內(nèi)。使炭有足夠的時(shí)間在床內(nèi)停留，以適應(yīng)還原反應(yīng)速度慢的需要。適合水分含量大、熱值低、著火困難的生物質(zhì)物料。主要缺點(diǎn)生物質(zhì)氣化設(shè)備和工作原理以外循環(huán)流化床氣化爐為例：1.比消耗量。定義：氣化1kg生物質(zhì)所消耗氣化劑(如空氣、水蒸氣、氧氣)的量。2.產(chǎn)品氣產(chǎn)率。氣化1kg原料所得到的氣體燃料在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積稱為產(chǎn)品氣產(chǎn)率。3.碳轉(zhuǎn)化率。碳轉(zhuǎn)化率是指生物質(zhì)燃料中的碳轉(zhuǎn)化為氣體燃料中碳的份額，即氣體中含碳量與原料中含碳量之比。氣體產(chǎn)率，m3/kg燃?xì)庵械捏w積百分比原料中碳的含量，%生物質(zhì)氣化指標(biāo)及影響因素1.比消耗量。定義：氣化1kg生物質(zhì)所消耗氣化劑(如空氣、水4.氣化效率。生物質(zhì)氣化后生成的產(chǎn)品氣總熱量與氣化原料總熱量之比，稱為氣化效率，它是衡量氣化過程的主要指標(biāo)。5.氣化強(qiáng)度。單位時(shí)間內(nèi)，氣化反應(yīng)器單位橫截面上所能氣化的原料量稱為氣化強(qiáng)度，單位通常為kg／(m2h)。氣化指標(biāo)的影響因素復(fù)雜的熱化學(xué)過程，受很多因素的影響。影響氣化指標(biāo)的因素取決于3個(gè)方面，即原料特性、氣化過程的操作條件和氣化反應(yīng)器的構(gòu)造。生物質(zhì)氣化指標(biāo)及影響因素4.氣化效率。生物質(zhì)氣化后生成的產(chǎn)品氣總熱量與氣化原料總熱(1)生物質(zhì)特性原料特性不但影響氣化指標(biāo)．而日也決定氣化方法的選擇。生物質(zhì)作為氣化原料比煤作為氣化原料有突出的優(yōu)點(diǎn)。

1)揮發(fā)分高、固定族低。生物質(zhì)特別是秸稈類生物質(zhì)，固定碳在20％左右，而揮發(fā)分則高達(dá)70％左右。在較低溫度下，約400度就可全部揮發(fā)出來。

2)生物質(zhì)碳反應(yīng)性高。生物質(zhì)碳在較低溫度下，以較快的速度與CO2及水蒸氣進(jìn)行氣化反應(yīng)。如：在815℃、2MPa下，木炭在He(45％)、H2(5％)及水蒸氣(5％)的氣體中，只要7分鐘，80％能被氣化，泥煤炭只能有約20％被氣化，而褐煤顯幾乎沒有反應(yīng)。3)生物質(zhì)灰分少。生物質(zhì)灰分一般少于3％(稻殼等除外)。4)含硫量低。生物質(zhì)臺硫量一般少于0．2％，不需要?dú)怏w脫硫裝置，降低了成本，又有利于環(huán)境保護(hù)。生物質(zhì)氣化指標(biāo)及影響因素(1)生物質(zhì)特性生物質(zhì)氣化指標(biāo)及影響因素(2)原料的結(jié)渣性。反應(yīng)性好的原料，可以在較低溫度下操作．氣化過程不易結(jié)渣，有利于操作，也有利于甲烷生成。礦物成分往往可使燃料在燃燒反應(yīng)中起催化作用。例如：將木灰(1．5％)噴在加熱中的木材表面上．就可使反應(yīng)性加強(qiáng)，反應(yīng)時(shí)間減少1/2。生物質(zhì)氣化指標(biāo)及影響因素(2)原料的結(jié)渣性。生物質(zhì)氣化指標(biāo)及影響因素

(3)氣化條件。反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、物料特性、氣化設(shè)備結(jié)構(gòu)等也是影響氣化過程中的主要因素，不同的氣化條件，氣化產(chǎn)物成分的變化很大。生物質(zhì)氣化指標(biāo)及影響因素(3)氣化條件。生物質(zhì)氣化指標(biāo)及影響因素謝謝謝謝生物質(zhì)氣化總結(jié)ppt課件固定床氣化爐下吸式：焦油含量少，熱值高上吸式：焦油含量多，熱值低固定床氣化爐下吸式：焦油含量少，熱值高上吸式：焦油含量多，熱流化床氣化爐流化床氣化爐優(yōu)點(diǎn)：（1）流化床氣化爐斷面小，氣化效率和氣化強(qiáng)度較高。（2）流化床氣化對灰分要求不高，可