生物气化PPT课件

.,1,第四章生物质能和生物制氢第一节生物质气化技术,.,2,(glucosepolymer),(xylose/arabinosepolymer),木质素,纤维素,半纤维素,生物质的主要成分,.,3,.,4,CelluloseFiber,HemicelluloseLigninPectinOtherpolysaccharides,纤维素呈结晶状拧合成纤维束半纤维素和其他多聚糖缠绕着纤维束木质素像胶水一样覆盖和凝合着各种物质水解酶或其他化学物质很难渗透到纤维素表面,纤维束,半纤维素木质素果胶质其他多聚糖,生物质原料的结构,.,5,1.1生物质气化定义,气态或液体生物质转化为气体燃料的热化学过程。在此过程中，流离氧或结合氧与燃料中的碳进行热化学反应生成可燃气体。,生物质特点：属于可再生能源，可保证能源的永续利用；种类多而分布广，便于就地利用，利用形式多样；相关技术已经成熟，可贮存性好；节能、环保效果好。,.,6,生物质气化历史,1839年世界上第一台上吸式气炉问世20世纪30-40年代（二战期间），用于内燃机的小型气化装置得到广泛使用20世纪70年代，受石油危机影响，有了新的发展,.,7,1.2生物质气化的特点,与煤不同，生物质原料主要成分为：木质素、纤维素、半纤维素。气化温度比煤低,气化产物与煤的也不同：N2含量高，主要成分为CO、H2，少量的甲烷，基本不含其它烃类。所以热值低,.,8,生物质气化的化学反应,复杂的反应：相态：固、液、气类型：裂解、部分氧化、蒸汽气化、水煤气转化、甲烷化，等,纤维素气化的基本反应和反应热,.,9,常见生物质工业成分分析,可见：生物质的挥发份含量一般在7686,.,10,生物质气化的化学反应,生物质气化介质,一般为这四种：空气、氧气、水蒸气和氢气但使用氧气和氢气的成本过高使用水蒸气的能耗过高虽然空气气化的热值低，但运用最广也有不使用介质的裂解气化,.,11,1.3生物质气化过程,气化和热解途径,气化过程：干燥、热解、氧化、还原和除焦去杂,.,12,生物质气化过程,干燥过程,生物质进入气化炉后，在热量的作用下，析出表面水分。在200300时为主要干燥阶段。,热解过程,当温度升高到300以上时开始进行热解反应。在300-400时，生物质就可以释放出70左右的挥发组份，而煤要到800才能释放出大约30的挥发份。热解反应析出挥发份主要包括水蒸气、氢气、一氧化碳、甲烷、焦油及其他碳氢化合物。,.,13,还原反应,还原过程没有氧气存在，氧化层中的燃烧产物及水蒸汽与还原层中木炭发生反应，生成氢气和一氧化碳等。这些气体和挥发份组成了可燃气体，完成了固体生物质向气体燃料的转化过程。,氧化反应,热解的剩余木炭与引入的空气发生反应，同时释放大量的热以支持生物干燥、热解和后续的还原反应，温度可达到10001200。,.,14,1.4生物质气化催化剂,催化剂功能,消除焦油甲烷的重整,催化剂要求,不易失活能够再生有一定强度价格比较便宜,.,15,常用催化剂,天然矿石类催化剂,石灰石；白云石白云石和石灰石经800以上高温煅烧后会发生分解释放出CO2而形成CaO和MgO或者CaO-MgO，其能够降低热解气化气中的焦油活化能，同时还对裂解后的碳氢化合物与H20和CO2发生重整反应有促进作用。缺点：本身强度太低，在流化床反应器中易破碎，其活性随反应进行下降很快,.,16,碱金属类催化剂,碱金属碳酸盐；碱金属氯化物；碱金属氧化物能促进焦炭和气体产物生成，阻碍焦油产生。碱金属含量越高，催化作用越强。缺点：颗粒的团聚和积炭所导致的失活。,镍基催化剂,由金属镍、助剂和载体构成，镍基催化剂使用时不能直接与生物质混合，而是要以一定形式固定在气化炉中催化高温产气进行二次反应，其工艺较前两种催化剂使用工艺复杂。在高温条件下，镍基催化剂对焦油裂解和甲烷转化制备合成气活性很高。,.,17,复合催化剂,复合型的催化剂考虑到金属催化剂之间协同作用，同时又集中不同类型催化剂的优点，因此也成为催化气化研究的一个重要方向。,.,18,气化床分类,上流式固定床,下流式固定床,流化床,分类标准不一：也有叫横流式固定床的，流化床也有分为鼓泡式、循环式、双流化床式等等。,.,19,气化原理,以上流式为例,1.干燥区温度大约为100250产物为干物料和水蒸气水蒸气随着下面三个反应区的产热排除气化炉干物料进入裂解区2.热分解区（裂解区）温度大约为300600产物为炭、H2、水蒸气、CO、CO2、CH4、焦油及其他烃类物质热气体上升进入干燥区炭进入还原区3.还原区（吸热）温度大约为700900产物为CO、CO2、H2热气体上升进入裂解区未反应炭进入氧化区4.氧化区（放热）温度大约为10001200产物为CO、CO2热气体上升进入还原区灰进入灰室,.,20,1.5生物质气化反应器,气化炉分类,气化炉是生物质气化反应的主要设备！,固定床流化床旋转床,国内主要使用类型,.,21,流化床,流化床燃烧技术是一种先进的燃烧技术。流化床气化炉的温度一般在750800。这种气化炉适用于气化水分含量大、热值低、着火困难的生物质物料，但是原料要求相当小的粒度，可大规模、高效的利用生物质能。,.,22,生物气的净化处理,