固定床生物质富氧气化行为研究

发布时间：2020-07-11 09:25

【摘要】： 生物质气化技术是生物质能利用的主要途径之一,它可以将不易降解的大分子碳氢化合物转化为小分子的碳氢燃料。在空气气化已广泛应用的今天,因富氧气化可以得到中热值燃气及CO/H2的调整进而拓展了生物质气化产出气的应用范围而广受重视。本文在分析生物质空气气化及富氧气化的发展现状基础上,系统研究了下吸式固定床气化炉的生物质空气气化和富氧气化行为。实验表明,在空气作为气化剂时,不同产气流量、不同还原区温度对气体成分及热值的影响,得出气体流量在60Nm3/h时热值最高;还原区温度在900℃时,气体的可燃组分最高的结论;并且分析了气化炉底部是否加设碳层对气体组分及气化炉产气出口温度的影响。利用富氧空气作为气化剂在下吸式固定床上的富氧气化实验,通过两种气化剂的对比,得出气体热值翻番的结果,体现了富氧气化的优越性;较高的氧气浓度可以提高气体质量和热值,但是在富氧浓度达到90%时对热值的影响不大;通过实验得出,无论是空气气化还是富氧气化,气化的较适合温度在1100℃左右,当量比在0.25~0.3较为合适。针对富氧气化过程中固定床气化炉存在的喷嘴直径、炉膛容积、炉喉尺寸及选材等问题,提出了适合工程应用的相应建议;评述了富氧气化产出气用于车用燃料和合成液体燃料的可行性及发展前景。
【学位授予单位】：沈阳航空工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK6
【图文】：

热化学反应,气化过程,可燃气体,热力学条件

2.1 生物质气化技术及其原理2.1.1 生物质气化技术生物质气化是指在一定的热力学条件下，将组成生物质的碳氢化合物转化为含 C和 H2等可燃气体的过程。为了提供反应的热力学条件，气化过程需要供给空气或氧气使原料发生部分燃烧。气化过程和常见的燃烧过程的区别是燃烧过程中供给了充足的氧气，使原料充分燃烧，其目的是直接获取能量，燃烧后的产物是 CO2和水蒸气等不可再燃烧的烟气，而气化过程只供给热化学反应所需的那部分氧气，而尽可能将能量保留在反应后得到的可燃气体中，气化后的产物是含有 H2、CO 和低分子烃类的可燃气体。气化是一种热化学反应过程，它通过气化装置的热化学反应，可将低品位的固体生物质转化成高品位的可燃气。由于气体燃料利用率高、清洁、方便。因此生物质气化技术的研究可开发得到了国内外广泛重视，并取得了可喜的进展。2.1.2 生物质气化技术的原理

生物质气化

值与城市煤气相当，因此可以以生物质为原料，建立中小型的生活供气系统，另外其气体产物也可以用作合成气；其缺点是，需要一套昂贵的制氧设备。（3）水蒸汽气化，是以高温水蒸汽作为气化介质的气化过程。生物质水蒸汽气化过程不仅包括水蒸汽和碳的还原反应[29]、[30]，还有 CO 和水蒸汽变换反应，各种甲烷化反应及生物质在气化炉内的热分解反应等，其主要气化反应是吸热反应过程，因此一般需要提供外热源。其气体热值约为 17-21MJ/m3。2.2 生物质气化器气化器是生物质气化工艺中最核心的设备，根据操作条件的差别，气化反应器可分为：固定床气化器、流化床气化器(包括鼓泡流化床和循环流化床气化器)、气流床气化器。据统计，目前商业运行的装置中，75%采用下吸式固定床，20%采用流化床，2.5%采用上吸式气化炉，另外 2.5%采用其他形式气化系统[31]。图 2.2 给出了气化器分类结构图，表 2.1 给出了各种生物质汽化设备的类型和特点。

上吸式气化炉,工作原理

反向式固体和气体相反方向流动（上吸式）横吸式固体向下，气体以某一角度流入反应器气体低流速，惰性固体停在反应器内速流化床惰性固体颗粒和生物质燃气一起向上流动并再循环环流化床惰性固体颗粒和生物质燃气一起向上流动、分离、再循环反应器蒸汽气化和热解发生在第一个反应器，炭在第二个反应器中燃烧，加再循环硫化介质，可以使任意一种流化床，但燃烧器通常是鼓泡流化旋转锥良好的气固接触，但要注意固体带出风反应器高速的颗粒产生快的反应速率式固定床气化炉气化炉的工作原理如图 2.3 所示，原料从上部加入，然后依靠重力向进入，向上经过各反应层，燃气从上部排出。在上吸式气化器中，原方向相反，所以也叫逆流式气化器。刚进入气化器原料遇到下方上升

【参考文献】