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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。建成的多個生物質氣化的供熱、傳熱系統(tǒng),應用在不同場合取得了一定的社會、環(huán)保和經濟效益??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。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。
美國在利用生物質能發(fā)電方面處于世界ling先地位美國建立的Battelle生物質氣化發(fā)電示范工程代表生物質能利用的世界先進水平,生產一種中熱值氣體,不需要制氧裝置,此工藝使用兩個實際上分開的反應器:(1)氣化反應器,在其中生物質轉化成中熱值氣體和殘?zhí)浚?2)燃燒反應器,燃燒殘?zhí)坎闅饣磻帷蓚€反應器之間的熱交換載體由氣化爐和燃燒室之間的循環(huán)沙粒完成。以恒壓方式向燃氣內燃機提供潔凈燃氣,以合乎用戶要求的電壓和頻率提供電力。圖4的工藝流程圖表明了兩個反應器以及它們在整個氣化工藝中的配合情況。
早在上世紀6O年代,我國就開始了生物質氣化發(fā)電的研究,研制出了樣機并進行了初步推廣,還曾出口到發(fā)展中國家,后因經濟條件限制和收益不高等原因停止了這方面的研究工作。近年來,隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高,一些缺電、少電地方迫切需要電能;其次是環(huán)境問題,丟棄或焚燒農業(yè)廢棄物將造成環(huán)境污染,生物質氣化發(fā)電可以有效地利用農業(yè)廢棄物。我公司研發(fā)的生物質氣化發(fā)電系統(tǒng),采用流化床氣化爐和燃氣凈化裝置,將稻殼、木屑、秸稈等轉化成潔凈的燃氣。所以,以農業(yè)廢棄物為原料的生物質氣化發(fā)電又逐漸得到人們的重視。