生物质资源转化和利用第五章生物质直接气化技术

1、各位领导、同事：大家好！转眼间又过了一学期，到现在我已经在各位领导、同事：大家好！转眼间又过了一学期，到现在我已经在锦程工作一年半了，在这段时间的工作中，自己在思想认识和工作能力上都锦程工作一年半了，在这段时间的工作中，自己在思想认识和工作能力上都有了新的提高和完善。为了总结过去，扬长避短，把今后的工作做得更好，有了新的提高和完善。为了总结过去，扬长避短，把今后的工作做得更好，在此，我将这半年的工作小结如下，并同时希望领导及各位同事对我在工作在此，我将这半年的工作小结如下，并同时希望领导及各位同事对我在工作上的不足给予批评指正。思想上，严格要求自己，积极参加学校组织的上的不足给予批评指正。思想

2、上，严格要求自己，积极参加学校组织的各种活动、讲座和报告。遵守学校的各项纪律，严于律己，团结同事，热心各种活动、讲座和报告。遵守学校的各项纪律，严于律己，团结同事，热心帮助同事；关心学生，爱护学生，为人师表，用自身的实际行动来给学生树帮助同事；关心学生，爱护学生，为人师表，用自身的实际行动来给学生树立好的榜样。在工作中积极、主动、勤恳、责任心强，乐于接受学校布置的立好的榜样。在工作中积极、主动、勤恳、责任心强，乐于接受学校布置的各项工作，任劳任怨。在不断地学习中，努力使自己的思想觉悟、理论水平各项工作，任劳任怨。在不断地学习中，努力使自己的思想觉悟、理论水平、业务能力都得到较快的提高。教育教学

3、方面上，尽到教书育人的职责、业务能力都得到较快的提高。教育教学方面上，尽到教书育人的职责，与时俱进，爱岗敬业，为人师表，热爱学生，尊重学生，争取让每个学生，与时俱进，爱岗敬业，为人师表，热爱学生，尊重学生，争取让每个学生都能学有所用。这学期我担任十三个班的经济法教学工作都能学有所用。这学期我担任十三个班的经济法教学工作.由计算机到经济法由计算机到经济法，是一个很大程度的转变，领导能把这个任务交给我是对我的信任，同时也，是一个很大程度的转变，领导能把这个任务交给我是对我的信任，同时也是对自己的一次气挑战，因此我不敢有丝毫马虎，争取备好每一节课，上好是对自己的一次气挑战，因此我不敢有丝毫马虎，争取

4、备好每一节课，上好每一堂课，批好每一份作业，努力去做一个受学生尊重和信赖的老师。每一堂课，批好每一份作业，努力去做一个受学生尊重和信赖的老师。经济法经济法生物质资源转化与利用生物质资源转化与利用第五章第五章 生物质直接气化技术生物质直接气化技术生生物物质质热化学法热化学法物理化学法物理化学法压缩成型压缩成型直接燃烧直接燃烧液化液化气化气化微生物法微生物法发酵发酵生物化学法生物化学法固体燃料固体燃料高压蒸汽、热气流高压蒸汽、热气流直接液化直接液化间接液化间接液化共液化共液化氢气、木煤气氢气、木煤气木炭、生物油、木煤气、醋液木炭、生物油、木煤气、醋液氢气氢气沼气、乙醇沼气、乙醇燃烧供热、木炭燃烧供

5、热、木炭燃料油、化工原料燃料油、化工原料甲醇、柴油、二甲醇、柴油、二甲醚、氢气甲醚、氢气化学品、液体燃料化学品、液体燃料热裂解热裂解5.1 5.1 生物质气化原理与工艺生物质气化原理与工艺生物质气化概念生物质气化概念以生物质为原料，以氧气（游离氧、结合氧）、空气、水蒸气、以生物质为原料，以氧气（游离氧、结合氧）、空气、水蒸气、水蒸气水蒸气氧气混合气或氢气为气化剂，在高温不完全燃烧条件氧气混合气或氢气为气化剂，在高温不完全燃烧条件下，使生物质中相对分子质量较高的有机碳氢化合物发生链裂下，使生物质中相对分子质量较高的有机碳氢化合物发生链裂解并与气化剂发生复杂的热化学反应而产生相对分子质量较低解并与

6、气化剂发生复杂的热化学反应而产生相对分子质量较低的的coco、氢气和甲烷、氢气和甲烷等可燃性气体的过程。等可燃性气体的过程。气化过程与燃烧过程的区别：气化过程与燃烧过程的区别：燃烧过程提供充足的空气或氧气，原料充分燃烧，目的是燃烧过程提供充足的空气或氧气，原料充分燃烧，目的是直接获取热量，产物是直接获取热量，产物是coco2 2和水等不可燃的烟气和水等不可燃的烟气气化过程只供给热化学反应所需的那部分氧气，尽可能将气化过程只供给热化学反应所需的那部分氧气，尽可能将能量保留在反应后得到的可燃气体中，气化后的产物为含氢、能量保留在反应后得到的可燃气体中，气化后的产物为含氢、coco和低分子烃类的可燃

7、气体。和低分子烃类的可燃气体。主要优点主要优点主要缺点转化为可燃气后，转化为可燃气后，利用效率高，用途利用效率高，用途广泛，如可以用作广泛，如可以用作生活煤气，也可用生活煤气，也可用于锅炉或直接发电。于锅炉或直接发电。系统复杂，生成的系统复杂，生成的燃气相对其他主要燃气相对其他主要气体燃料而言热值气体燃料而言热值较低，不便于储存较低，不便于储存运输，须有专门的运输，须有专门的用户或配套的利用用户或配套的利用设施。设施。废木材、柴薪、秸秆、果壳、稻壳、木屑等。一般都是挥发分高、废木材、柴薪、秸秆、果壳、稻壳、木屑等。一般都是挥发分高、灰分少、易裂解的生物质废弃物。灰分少、易裂解的生物质废弃物。生

8、物质气化的主要原料生物质气化的主要原料: :生物质气化的主要用途生物质气化的主要用途: :1 1）民用炊事与取暖）民用炊事与取暖2 2）烘干谷物、木材、果品、炒茶等）烘干谷物、木材、果品、炒茶等3 3）发电）发电4 4）区域供热等）区域供热等5 5）工业企业用蒸汽）工业企业用蒸汽5.1.1 5.1.1 生物质气化原理生物质气化原理生物质气化都要通过生物质气化都要通过气化炉气化炉完成。典型的下吸收式生物质完成。典型的下吸收式生物质气化过程通常包括生物质的干燥、热解、氧化和还原气化过程通常包括生物质的干燥、热解、氧化和还原4 4个阶个阶段，这段，这4 4个阶段在气化炉中对应形成个阶段在气化炉中对应

9、形成4 4个区域。个区域。1 1）干燥层）干燥层100250 100250 o oc c的高温作用下，生物质中的自由水和结合水被加的高温作用下，生物质中的自由水和结合水被加热析出，此过程比较缓慢，需要大量的热量。热析出，此过程比较缓慢，需要大量的热量。以气体在炉内自上而下流动的气化炉工作情况，介绍生物质以气体在炉内自上而下流动的气化炉工作情况，介绍生物质气化原理气化原理2 2）热分解层）热分解层热解是指生物质的基本热解反应过程，可以看做是其纤维素、热解是指生物质的基本热解反应过程，可以看做是其纤维素、半纤维素、木质素热解过程的综合体现。半纤维素、木质素热解过程的综合体现。生物质被加热到生物质被

10、加热到500600 500600 o oc c时，半纤维素、纤维素、木质素时，半纤维素、纤维素、木质素热分解析出焦油、热分解析出焦油、coco2 2、coco、氢气、甲烷等大量可燃气和生、氢气、甲烷等大量可燃气和生物质炭。物质炭。纤维素纤维素左旋葡萄糖酐左旋葡萄糖酐单糖、多糖单糖、多糖脱水低聚糖脱水低聚糖cocococo2 2水水生物质炭生物质炭温度超过温度超过240 240 o oc c大分子苷键断裂大分子苷键断裂碳碳和碳氧键断裂碳碳和碳氧键断裂温度进一步升高温度进一步升高温度超过温度超过400 400 o oc c聚合和芳构化阶段聚合和芳构化阶段半纤维素半纤维素cocococo2 2水水炭

11、炭温度超过温度超过250 250 o oc c温度超过温度超过150 150 o oc c开始热解开始热解与纤维素热解比较类似与纤维素热解比较类似甲醇甲醇焦油焦油醋酸醋酸木质素木质素cocococo2 2温度超过温度超过310 310 o oc c热解激烈，热解激烈，放热阶段放热阶段甲醇甲醇醋酸醋酸焦油焦油其他有机化合物其他有机化合物甲烷甲烷温度超过温度超过420 420 o oc c蒸汽气体产物减少，热解基本完成蒸汽气体产物减少，热解基本完成3 3）氧化层）氧化层由于干燥区、还原区发生的都是吸热反应，所以气化设备中由于干燥区、还原区发生的都是吸热反应，所以气化设备中必须保持热量的供给。通常的

12、做法是将热解区产生的生物质必须保持热量的供给。通常的做法是将热解区产生的生物质炭与氧气进行燃烧反应来放出热量，保持气化设备中的热量炭与氧气进行燃烧反应来放出热量，保持气化设备中的热量平衡。生物质炭和氧气在此层充分接触、燃烧生成大量平衡。生物质炭和氧气在此层充分接触、燃烧生成大量coco2 2，同事放出大量热量，温度可达到同事放出大量热量，温度可达到1300 1300 o oc c或更高。或更高。化学反应式化学反应式c+oc+o2 2 = co= co2 2h= -408.8 kj h= -408.8 kj 2c+ o2c+ o2 2 = 2co= 2coh= -246.44kjh= -246.

13、44kj4 4）还原层）还原层在没有氧气的条件下，生物质炭与气流中的在没有氧气的条件下，生物质炭与气流中的coco2 2、水、氢气、水、氢气发生一系列反应，还原层没有氧气存在，发生一系列反应，还原层没有氧气存在，coco2 2和水在这里还和水在这里还原成原成coco和氢气，进行吸热反应，温度开始降低，一般温度和氢气，进行吸热反应，温度开始降低，一般温度在在700900 700900 o oc c。c+coc+co2 2 2co 2co h = +162.30 kj h = +162.30 kj c+hc+h2 2o(g) co+ho(g) co+h2 2 h = +118.74 kj h =

14、+118.74 kj c+2hc+2h2 2o(g) coo(g) co2 2+2h+2h2 2h = +75.19 kj h = +75.19 kj co+hco+h2 2o(g) coo(g) co2 2+h+h2 2h = +43.56 kj h = +43.56 kj 以上吸式固定床气化炉为例。以上吸式固定床气化炉为例。秸秆从上部加入，依次进入干燥层、秸秆从上部加入，依次进入干燥层、热解层、还原层、氧化层，最终以灰热解层、还原层、氧化层，最终以灰分形式排出。而气化剂从底部吹入，分形式排出。而气化剂从底部吹入，与生物质物料走向相反。与生物质物料走向相反。反应炉工艺结构设计的重要原则：合反

15、应炉工艺结构设计的重要原则：合理的温度分布理的温度分布干燥层干燥层100250热解层热解层300500800还原层还原层900氧化层氧化层1200湿料湿料气体气体灰灰空气空气原料原料气化气成分（气化气成分（%）低热值低热值coco2 2o o2 2cocoh h2 2chch4 4c cm mh hn nn n2 2mj/mmj/m3 3玉米芯玉米芯22221.41.422.522.512.312.32.322.320.20.248.7848.785.1205.120玉米秸玉米秸13131.61.621.421.412.212.21.871.870.20.249.6849.684.8094.8

16、09棉柴棉柴11.611.61.51.522.722.711.511.51.921.920.20.250.5850.584.9164.916稻草稻草13.513.51.71.7151512.012.02.102.100.10.155.6055.604.0024.002麦秸麦秸14141.71.717.617.68.58.51.361.360.10.156.7456.743.6643.664下吸式空气气化炉的气化气成分下吸式空气气化炉的气化气成分可燃成份以可燃成份以coco和和h h2 2为主，约占为主，约占2535%2535%。n n2 2约约50%50%气体产物中总是掺杂有燃料的干馏裂解产物

17、，如焦油、醋酸、气体产物中总是掺杂有燃料的干馏裂解产物，如焦油、醋酸、低温干馏气体、炭黑。低温干馏气体、炭黑。气化过程要点气化过程要点 气化反应主要场所气化反应主要场所氧化区氧化区还原区还原区气化区气化区干燥区干燥区裂解区裂解区 干馏反应的主要场所干馏反应的主要场所燃料准备区燃料准备区热载体热载体5.1.2 5.1.2 生物质气化工艺生物质气化工艺混合气体通常为混合气体通常为 空气（氧气）与水蒸气空气（氧气）与水蒸气使用：使用：不用：不用：气化介质气化介质空气空气氧气氧气水蒸气水蒸气混合气体混合气体氢气氢气热分解气化热分解气化空气气化：空气气化：以空气为气化介质的自供热气化工艺系统。获得以以空

18、气为气化介质的自供热气化工艺系统。获得以coco为主的为主的低热值燃气。低热值燃气。 惰性惰性n n2 2全部保留，燃气热值较低（全部保留，燃气热值较低（5mj/m5mj/m3 3左右）左右）用于近距离燃烧或发电时，空气气化是最佳选择。我国目前使用用于近距离燃烧或发电时，空气气化是最佳选择。我国目前使用最多的气化方式。最多的气化方式。优点：优点：设备简单，能源自给设备简单，能源自给，缺点：缺点：热值低，存储、输送成本高，应用受限制热值低，存储、输送成本高，应用受限制氧气气化：氧气气化：氧气气化以氧气为气化介质的气化过程。其过程原理与空气气化氧气气化以氧气为气化介质的气化过程。其过程原理与空气气

19、化相同。相同。优点：优点：没有惰性氮气，在与空气气化相同的当量比下，反应温度提高，没有惰性氮气，在与空气气化相同的当量比下，反应温度提高，反应速率加快，设备容积减小，热效率提高，气体热值反应速率加快，设备容积减小，热效率提高，气体热值( (约约10mj/m10mj/m3 3) )提高一倍以上，热值与城市煤气相当。因此，可建立以提高一倍以上，热值与城市煤气相当。因此，可建立以生物质废弃物为原料的中小型生活供气系统，也可用作化工合成生物质废弃物为原料的中小型生活供气系统，也可用作化工合成燃料的原料。燃料的原料。 水蒸气气化：水蒸气气化：水蒸气气化是以水蒸气为气化水蒸气气化是以水蒸气为气化介质的气化

20、工艺。它不仅包括介质的气化工艺。它不仅包括水蒸气和碳的还原反应，尚有水蒸气和碳的还原反应，尚有coco与水蒸气的变换反应。与水蒸气的变换反应。c + hc + h2 2o(g) co + ho(g) co + h2 2 h = +118.74kj /molh = +118.74kj /mol需要外供热源。需要外供热源。h h2 2coco2 2cocochch4 4cnhmcnhm低热值低热值20-2620-2616-2316-2328-4228-4210-2010-206-7%6-7%17-21 (mj/m17-21 (mj/m3 3) )典型的水蒸气气化的燃气组成（典型的水蒸气气化的燃气组

21、成（v%v%） 螺旋进料器螺旋进料器料箱料箱燃气燃气示意图示意图气化炉气化炉h h2 2o o空气（氧气）空气（氧气）- -水蒸气气化：水蒸气气化：以空气（氧气）和水蒸气同时作为气化介质的气化过程。以空气（氧气）和水蒸气同时作为气化介质的气化过程。h h2 2coco2 2cocochch4 4cnhmcnhm低热值低热值32%32%30%30%28%28%7.5%7.5%2.5%2.5%11.5 mj/m11.5 mj/m3 3水蒸气与生物质比为水蒸气与生物质比为0.950.95典型情况下，氧气典型情况下，氧气- -水蒸气气化工艺的燃气成分（体积分数）水蒸气气化工艺的燃气成分（体积分数）自供

22、热系统自供热系统特点：特点：部分氧来源于水蒸汽，减少了空气消耗量部分氧来源于水蒸汽，减少了空气消耗量h h2 2与与chch4 4含量较高含量较高氢气气化：氢气气化：是使氢气同碳及水发生反应生成大量甲烷，形成高热值燃气是使氢气同碳及水发生反应生成大量甲烷，形成高热值燃气（22.323.5mj/m22.323.5mj/m3 3标准状态气）的工艺。标准状态气）的工艺。优点：优点：高质量气体燃料，用途广泛，效率高。高质量气体燃料，用途广泛，效率高。缺点：缺点：反应需在高温高压且具有氢源的条件下进行，条件反应需在高温高压且具有氢源的条件下进行，条件苛刻，实际应用很少。苛刻，实际应用很少。热分解气化：热

23、分解气化：热解气化是将农作物秸秆在热解炉中进行隔绝空气干馏热解气化是将农作物秸秆在热解炉中进行隔绝空气干馏, , 获得获得以以chch4 4、h h2 2为主的中热值可燃气为主的中热值可燃气, , 同时获得木炭和木焦油等产品。同时获得木炭和木焦油等产品。这种方法既不用氧气也不用外加热源，气体热值可达到这种方法既不用氧气也不用外加热源，气体热值可达到10.7 10.7 mj/mmj/m3 3以上。以上。甲烷的一部分来源于秸秆挥发分的热分解和二次裂解，另一甲烷的一部分来源于秸秆挥发分的热分解和二次裂解，另一部分主要是炭或碳氧化物与氢气的反应结果。部分主要是炭或碳氧化物与氢气的反应结果。2c+2h2

24、c+2h2 2o cho ch4 4 + co+ co2 2(g) (g) h h298 298 = -15.32 kj /mol= -15.32 kj /mol以上生成甲烷的反应使得体积减小，高压有利于反应进行。以上生成甲烷的反应使得体积减小，高压有利于反应进行。此外碳和水蒸气直接生成甲烷也是甲烷的来源之一此外碳和水蒸气直接生成甲烷也是甲烷的来源之一c+2hc+2h2 2chch4 4 h=-75 kj h=-75 kj co+3hco+3h2 2chch4 4+h+h2 2o(g) o(g) h=-206 kj h=-206 kj coco2 2+4h+4h2 2chch4 4+2h+2h

25、2 2o(g) o(g) h=-165 kjh=-165 kj甲烷生成反应甲烷生成反应不同气化技术的气化特性不同气化技术的气化特性气化炉气化炉空气气化空气气化氧气气化氧气气化水蒸气气化水蒸气气化 氢气气化氢气气化气化剂气化剂空气空气氧气氧气水蒸气水蒸气氢气氢气热值热值kj/mkj/m3 342007560420075601092018900109201890022260235202226023520特点特点设备简单，自设备简单，自供热，热值低供热，热值低无无n n2 2，热值高，热值高，高效高效热值高，供热值高，供热与高热与高c c料料高质气，需氢高质气，需氢气，高压高温气，高压高温用途用途锅

26、炉、干燥锅炉、干燥合成燃料、合成氨合成燃料、合成氨 热源、管网热源、管网5.2 5.2 生物质气化设备生物质气化设备气化炉气化炉隧道窑气化炉隧道窑气化炉固定床气化炉固定床气化炉流化床气化炉流化床气化炉固定床气化炉固定床气化炉下吸式下吸式上吸式上吸式横流式横流式开心式开心式主要工艺流程：经粗切碎后直接进入气化炉点燃分解，不需外热源。主要工艺流程：经粗切碎后直接进入气化炉点燃分解，不需外热源。燃气经提纯、净化后送至贮气柜，再经管道送至用户。燃气经提纯、净化后送至贮气柜，再经管道送至用户。 上料机上料机粉粉碎碎机机气气化化反反应应炉炉除除尘尘净净化化器器储储气气柜柜气化气气化气 净化气化气净化气化气

27、油油尘尘灰灰分分粉碎后的秸秆粉碎后的秸秆主主支支气气管管道道入入户户管管道道秸秆秸秆气化工艺流程气化工艺流程下吸式固定床气化炉主要由内胆外壁和灰室组成原料产出气体空气干燥层热解层氧化层还原层喉管区灰室干燥层： 热解层：氧化层：还原层：工作原理结构原料自重下降，气体下吸脱水挥发、裂解、碳化、气化、液化。碳粒等燃烧供热，碳粒、co2 、水等还原形成燃气。 最大特点是下吸流动方式。水蒸气、热解气、焦油等产物都最大特点是下吸流动方式。水蒸气、热解气、焦油等产物都经过氧化层与还原层，利于焦油分解为可燃气体，利于水参与反应形成经过氧化层与还原层，利于焦油分解为可燃气体，利于水参与反应形成coco、chch

28、4 4、h h2 2等有可燃成分等有可燃成分 ，国内气化站大多用此炉型。，国内气化站大多用此炉型。特点特点温度分布温度分布干燥层250热解层500-700氧化层1000-1200还原层700-900原料产出气体空气空气干燥层热解层氧化层还原层喉管区区灰室灰室1200800400 结构简单，有效层高度几乎不变，运行稳定性好。负压操作可随时打开填料盖，操作方便。运行可靠，燃气焦油含量低。 气流下行方向与热气流升力相反，使风机功耗增加；可燃气须经过灰层和储灰室吸出，灰分较高；气体经高温层流出，出炉温度较高。因此不适于水分大、灰分高且易熔结的物料。缺点优点下吸式固定床气化的几种生物质的燃气成分下吸式固

29、定床气化的几种生物质的燃气成分原料燃气成分%co2o2coh2ch4cnhmn2木材8-120.1-0.223.112-172.5-3.550.5-55.3新收麦秸13.30.215.414.83.20.153干燥粪便12.80.416.113.21.80.2155.49原料原料燃气燃气空气空气干燥层干燥层热解层热解层还原层还原层氧化层氧化层上吸式固定床气化炉上吸式固定床气化炉一般由钢板内衬耐火砖或耐火水泥而做成一般由钢板内衬耐火砖或耐火水泥而做成直立桶状。顶部加料后靠自重下行，炉栅直立桶状。顶部加料后靠自重下行，炉栅支撑燃料，灰分与炭渣等落入灰室定期排支撑燃料，灰分与炭渣等落入灰室定期排出。

30、炉栅设计应考虑便于除灰和密封。出。炉栅设计应考虑便于除灰和密封。 空气经灰室加热后与高温空气经灰室加热后与高温碳料燃烧产热，氧化层在碳料燃烧产热，氧化层在10001000以上。以上。 coco2 2、水等升到还原层遇到下行的高温碳发、水等升到还原层遇到下行的高温碳发生还原反应形成燃气，温度降低至生还原反应形成燃气，温度降低至700-700-900900。热解层物料被热气流加热热解，析。热解层物料被热气流加热热解，析出挥发分，固体碳下落。热气流到干燥层出挥发分，固体碳下落。热气流到干燥层烘干物料后降温到烘干物料后降温到300 300 以下排出。以下排出。工作原理工作原理灰室灰室h h燃气燃气空气

31、空气上吸式固定床气化器工艺原理上吸式固定床气化器工艺原理原料原料干燥层干燥层热解层热解层还原层还原层氧化层氧化层灰室灰室物料脱水干燥，然后快速升温物料脱水干燥，然后快速升温生物质固体碳化、热解气化、生物质固体碳化、热解气化、c+coc+co2 2 2co 162.3kj 2co 162.3kjc+hc+h2 2o(g) co +ho(g) co +h2 2 118.7kj 118.7kjc+2hc+2h2 2o(g)coo(g)co2 2 +2h+2h2 2 75.2kj 75.2kjc+2hc+2h2 2chch4 4 -75 -75kjkjco+hco+h2 2o coo co2 2+h+

32、h2 2 43.6kj 43.6kjc+oc+o2 2 coco2 2 -408.9kj -408.9kj 2c+ o2c+ o2 2 2co -246.4kj 2co -246.4kj h h主要优点主要优点1 1、气化效率高，热解层与干燥层利用了还原反应后气体、气化效率高，热解层与干燥层利用了还原反应后气体的余热；底层为氧化层，利于固体燃料完全燃烧。的余热；底层为氧化层，利于固体燃料完全燃烧。2 2、燃气热值高、燃气热值高主要缺点：主要缺点： 焦油含量高焦油含量高其他主要炉型其他主要炉型原料原料燃气燃气空气空气 干燥层干燥层 热解层热解层氧化层氧化层 还原层还原层灰室灰室横流式固定床气化炉

33、横流式固定床气化炉鼓风机鼓风机螺旋进料器螺旋进料器料箱料箱燃气燃气流化床气化炉流化床气化炉示意图示意图鼓风机鼓风机螺旋进料器螺旋进料器料箱料箱燃气燃气循环流化床气化炉示意图循环流化床气化炉示意图 v v 旋风分旋风分离器等离器等反应物中常掺有精选惰性砂粒等填料。反应物中常掺有精选惰性砂粒等填料。吹入气化剂使填料与原料充分接触、吹入气化剂使填料与原料充分接触、流化、燃烧、传热传质。流化、燃烧、传热传质。优点：动力学条件好，气化速度快、优点：动力学条件好，气化速度快、燃气得率高、焦油含量少。燃气得率高、焦油含量少。缺点：灰分高、设备复杂、投资大。缺点：灰分高、设备复杂、投资大。气化炉性能及主要参数

34、气化炉性能及主要参数1 1）气化强度）气化强度气化炉单位横截面在单位时间内气化的原料量。气化炉单位横截面在单位时间内气化的原料量。一般固定床的气化强度为一般固定床的气化强度为100-250kg/m100-250kg/m2 2h h，流化床的气化强度可高，流化床的气化强度可高达达2000kg/m2000kg/m2 2h h 2 2）燃气质量）燃气质量主要内容为焦油含量、热值、灰分、主要内容为焦油含量、热值、灰分、coco比例等。比例等。焦油含量大体为：上流式固定床焦油含量大体为：上流式固定床 下流式固定床下流式固定床 流化床流化床灰分含量大体为：上流式固定床灰分含量大体为：上流式固定床 下流式固

35、定床下流式固定床 流化床流化床燃气热值大体为：氢气燃气热值大体为：氢气- -燃气燃气 氧气或水蒸气氧气或水蒸气- -燃气燃气 空气空气- -燃气燃气一一. . 性能指标：性能指标：3 3）气化效率）气化效率单位生物质原料转换成的气体燃料的化学能（热能）与生单位生物质原料转换成的气体燃料的化学能（热能）与生物质原料的热值之比。物质原料的热值之比。 气化效率气化效率v vm m燃气得率燃气得率 m m3 3/kg/kg（标态下）（标态下）h hm m燃气低位热值燃气低位热值 kj/mkj/m3 3h h原料低位热值原料低位热值 kj/kgkj/kg国家行业标准规定国家行业标准规定70%70%，国内

36、固定床气化炉通常为，国内固定床气化炉通常为70-75%70-75%，流，流化床气化炉可达化床气化炉可达78%78%4 4）气化剂用量（空气量）气化剂用量（空气量）计算生物质气化所需要空气量时，应首先根据生物质原料的元素计算生物质气化所需要空气量时，应首先根据生物质原料的元素分析结果，计算出完全燃烧所需理论空气量分析结果，计算出完全燃烧所需理论空气量v v，然后再按气化实，然后再按气化实验比验比?，算出气化试剂需要空气量值，算出气化试剂需要空气量值vl。vv原料完全燃烧理论上所需要的空气量原料完全燃烧理论上所需要的空气量v vl l= = ?vo)7 . 0s7 . 0h55. 5c866. 1

37、 (0.211v一般当量比一般当量比=0.250.3 =0.250.3 为宜。此时燃气成分较好。原料水分大或为宜。此时燃气成分较好。原料水分大或挥发分低时应取上限，反之取下限。必要时应实验确定适宜的当挥发分低时应取上限，反之取下限。必要时应实验确定适宜的当量比量比5) 5) 气体产率（气体产率（m m3 3/kg/kg）单位质量生物质原料气化后生成的燃气体积。也就是单位质量生物质原料气化后生成的燃气体积。也就是燃气得率燃气得率 。6) 6) 碳转换率碳转换率 生物质原料中的碳转换到气体燃料中碳的份额。生物质原料中的碳转换到气体燃料中碳的份额。7 7）气化炉输出功率）气化炉输出功率输出功率定义为

38、单位时间产出的（燃气）热能。等于燃气产率与输出功率定义为单位时间产出的（燃气）热能。等于燃气产率与其热值之积。其热值之积。一般而言下流式固定床气化炉功率较小，其次为上流式固定床，一般而言下流式固定床气化炉功率较小，其次为上流式固定床，流化床气化炉功率较大。流化床气化炉功率较大。二二. .气化效果的影响因素：气化效果的影响因素：1) 1) 反应温度：反应温度：最重要的影响因素。最重要的影响因素。 温度对燃气成分影响很大，一般而言温度升高时，温度对燃气成分影响很大，一般而言温度升高时，“coco2 2降低降低”，其他成分升高，反应时间缩短，燃气产量增大。但温度太高会增其他成分升高，反应时间缩短，燃

39、气产量增大。但温度太高会增加原料氧化量，增加加原料氧化量，增加coco2 2，增加热损失，增加材料与设备成本。，增加热损失，增加材料与设备成本。2 2 ）原料性质）原料性质原料水分、挥发性、灰分、原料水分、挥发性、灰分、c/hc/h比、密度、物料形态等比、密度、物料形态等 4 4） 进风强度进风强度进风量与传质效果的主要影响：燃烧温度、还原、干燥、热解、焦进风量与传质效果的主要影响：燃烧温度、还原、干燥、热解、焦油的高温裂解、燃气热值。油的高温裂解、燃气热值。 3 3 ）炉内物料高度）炉内物料高度干燥层高度影响因素：原料干燥层高度影响因素：原料形态形态与水分。水多、块大，层高增加。与水分。水多

40、、块大，层高增加。热解层高度影响因素：原料形态、挥发性。热解层高度影响因素：原料形态、挥发性。氧化层高度氧化层高度影响因素影响因素：供热强度、燃烧性能、气化剂、进风方式：供热强度、燃烧性能、气化剂、进风方式技术还不够成熟原料分散、季节性很强制约因素气化工程应用规模较小含焦油、氨、酚、萘、含焦油、氨、酚、萘、硫化氢等污染物硫化氢等污染物一氧化碳毒性高一氧化碳毒性高储存、输送、净化、储存、输送、净化、防腐等成本防腐等成本湿法湿法干湿法结合干湿法结合净化燃气净化燃气污水污水热值低，热值低，我国没有严格管理小型气化站的废水处理，我国没有严格管理小型气化站的废水处理，污水问题是秸秆气化必须考虑的重要技术

41、问题污水问题是秸秆气化必须考虑的重要技术问题工业化的煤制气厂的废水处理在发达国家受到严格控制，工业化的煤制气厂的废水处理在发达国家受到严格控制，在我国也有日益严格的管理要求与排放标准。在我国也有日益严格的管理要求与排放标准。比如煤制气厂脱酚方法：比如煤制气厂脱酚方法：溶剂萃取脱酚溶剂萃取脱酚活性污泥脱酚活性污泥脱酚活性炭吸附脱酚活性炭吸附脱酚含酚废水的三级治理含酚废水的三级治理codcod、酚、硫、氰等均达标排放、酚、硫、氰等均达标排放气体种类气体低位热值（kj/m3）理论空气量（m3/m3）理论燃烧温度（）天然气365869.641970焦炉煤气176154.211998混合煤气138583

42、.181986发生炉煤气57351.191600沼气212235.563191秸秆煤气53160.91810几种典型燃气的低位热值 种类种类 高位发热值高位发热值 低位发热值低位发热值玉米秸玉米秸 16903 16903 15547 15547 高粱秸高粱秸 16380 16380 15047 15047 稻稻 草草 15245 15245 13977 13977 豆豆 秸秸 17594 17594 16154 16154 麦麦 秸秸 16681 16681 15371 15371 棉棉 秸秸 17380 17380 15999 15999 稻稻 壳壳 15670 15670 14557 14

43、557秸秆的热值（秸秆的热值（kj/kgkj/kg） 名名 称称 水分水分灰分灰分挥发分挥发分固定碳固定碳玉米秸玉米秸4.87 4.87 5.935.9371.9571.9517.75 17.75 高粱秸高粱秸4.714.718.918.9168.9068.9017.4817.48豆豆 秸秸5.105.103.133.1374.6574.6517.1217.12麦麦 秸秸4.394.398.908.9067.3667.3619.3519.35稻稻 草草4.974.9713.8613.8665.1165.1116.0616.06秸秆原料的工业分析（秸秆原料的工业分析（%）生物质燃气的净化生物质燃气的净化燃气燃气尘粒旋风除尘过程示意图1 1）燃气除尘）燃气除尘一般采用旋风除尘处理，剩余细小灰尘在后续的焦油处理可得以除去进口燃气流速突然降低，颗粒进口燃气流速突然降低，颗粒物与壁面或铁屑等添加物碰撞物与壁面或铁屑等添加物碰撞摩擦、失去动能下落摩擦、失去动能下落离心分离、分凝器、冷凝器、过滤等。方法多，技术成熟。2 2）燃气脱水）燃气脱水3 3）除焦油）除焦油焦油主要由苯的