2022年生物质气化技术概述 .pdf

生物质气化技术概述1. 背景生物质气化以木头等为原料，在氧气不充足情况下，加热使木头等生物质裂解产生合成天然气，再用合成天然气加热却暖或发电。生物质气化与传统的烧木头等方式加热不同，传统烧木头、秸秆等是在氧气充足情况下燃烧，而生物质气化是在氧气不充分情况下加热。气化的基本定义为：不完全氧化的热化学反应过程，把含碳物质转化成一氧化碳、氢气、二氧化碳及碳氢化合物如甲烷等。反应温度一般大于700 C ，一般在 7001000 C间。生物质气化主要过程如下：生物质预处理后进入气化炉加氧气或水蒸气燃烧气化产生的气体出来除焦油气体冷却气体净化除硫化氢、除二氧化碳甲烷化合成天然气合成气 。合成气在此作为加热及其他燃料驱动蒸汽机及发电机发电。合成气进一步加工，比方经过费托反应可以生成液体生物柴油。此过程在二战时，被德国比较大规模地采用，弥补石化柴油不足。如今，生物质气化的研究与应用主要以奥地利、芬兰、英国和德国为主要国家。2. 生物质气化主要工艺精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页生物质气化过程发生了如下反应：1水气反应： CH2OH2+CO2复原反应： CO2+C=2CO3甲烷化： C+2H2=CH44水气转换反应： CO+H2O=CO2+H2CO 热值： 4MJ/Nm3H2热值： MJ/Nm3CH4热值： MJ/Nm3空气、氧气和水蒸气可作为气化媒介。但不同媒介对过程与结果有不同的影响。空气廉价，但产出气的热值低；氧气贵，产出气热值高；用水蒸气做媒介产生热值与氧气相当，但也消耗比较高的热能。2.2 生物质气化炉类型生物质气化炉主要分三种类型，但还6有其他个性化炉子：1. 固定移动床气化炉 向上排气炉气体与原料对流 向下排气炉气体与原料同方向流动 错流移动床2. 流化床气化炉 循环流化床 气泡流化床 气流床携带床， Entrained flow bed) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页上图左是向上排气炉；右是向下排气炉。上图左是气泡流化床炉BFB ；中间是循环流化床炉CFB ；右边是间接加热炉少见精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页上图为荷兰能源研究中心研发的MILENA气化炉。MILENA 气化炉实验室及样机的研发、设计、工艺描述等材料在附件中，其中除焦油的催化剂是其核心技术没有讲述外，其他的内容讲述比较详细。包括入料系统、气化、烟气冷却与除尘、合成气冷却与除尘、合成气净化、甲烷化及锅炉等内容。并对燃料、流化床材料、动力学、碳转化、碳氢产率、焦油、热平衡、气体冷却效率、MILENA 改造、微量元素及污染扩散、烟气治理、生物质聚团问题、甲烷化等实验内容进行了描述。这里面的技术细节部分介绍了很多经验，值得仔细学习。3 实际应用的小型生物质气化炉3.1 最小型的家用做饭木头气化炉：如下列图，具体制造方法请看附件。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页3.2 小型家用生物质气化加热炉：如下列图，具体制造方法请看附件。3.3 小型木头气化炉生产合成气作为汽车动力燃料：具体制造方法请看附件。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页3.3 德国中型商用取暖发电用生物质气化设备：如下列图，具体相关信息请查和其他公司的集装箱式生物质气化发电设备：4 实际应用的大型生物质发电厂，比方下列图所示的Amec Foster Wheeler公司的大型生物质发电厂。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页