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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,既可以家用燃氣,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)氣化分為四個過程:干燥階段,熱解階段,燃燒階段和還原階段,通過這四個階段,我們就可以讓生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為我們需要的清潔的可燃氣體,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階段,這四個階段并沒有很清晰的界限,甚至幾個過程會同時發(fā)生 的。需要注意的是,第二個階段,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.第四個階段才是木煤氣的產(chǎn)生階段,這個階段的過程是化學(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)。為除去氣化過程中產(chǎn)生的焦油,設(shè)計了焦油裂解裝置,將焦油在氣化爐內(nèi)分解,得到小分子可燃成分,提高氣體熱值。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。
“九五”期間進行1MWe的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)研究,旨在開發(fā)適合中國國情的中型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)。1MW的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)已于1998年10月建成,采用一爐多機的形式,即5臺200kWe發(fā)電機組并聯(lián)工作,2000年7月通過中科院鑒定后投入小批量使用。該系統(tǒng)在很多方面比200kWe氣化發(fā)電有了改善,但由于受氣化效率與內(nèi)燃機效率的限制.簡單的氣化一內(nèi)燃機發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)效率低于18%,單位電量的生物質(zhì)消耗量一般大于1.2kg(dry)/(kW·h)。以中科院廣州能源所為主承擔(dān)的“十五”863項目——4MWe的生物質(zhì)氣化發(fā)電裝置正處于研究開發(fā)之中。早在上世紀6O年代,我國就開始了生物質(zhì)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(jīng)濟條件限制和收益不高等原因停止了這方面的研究工作。
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)過上述幾個步驟后生成可燃性氣體,后在底部用風(fēng)機強制送風(fēng),在氣化發(fā)生器上部輸出燃氣,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。Corella等在研究中發(fā)現(xiàn):燃氣中的焦油含量隨著溫度升高而減少,并認為這主要是由于溫度升高有利于焦油發(fā)生以下裂解反應(yīng)以及水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)。