文档介绍：第四章生物质气化
生物质气化概念
转化为可燃气后,利用效率高,用途广泛,如可以用作生活煤气,也可用于锅炉或直接发电
生物质气化是秸秆等生物质在缺氧状态下加热,使碳、氢、氧等元素变成一氧化碳、氢气、甲烷等可燃性气体, 转化成气体燃料的技术。
气化气主要可燃成份为一氧化碳、氢气、乙烯、甲烷等,是一种干净、清洁的绿色能源。
气化概念
主要优点
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。
生物质气化的主要原料
生物质气化的主要用途
1)民用炊事与取暖
2)烘干谷物、木材、果品、炒茶等
3)发电
4)区域供热等
系统复杂,生成的燃气相对其他主要气体燃料而言热值较低,不便于储存运输,须有专门的用户或配套的利用设施。
主要缺点
原料
气化气成分(%)
低热值
CO2
O2
CO
H2
CH4
CmHn
N2
kJ/m3
玉米芯
22

玉米秸
13

棉柴

稻草

15

麦秸
14

下吸式空气气化炉的气化气成分*
可燃成份以CO和H2为主,约占25~35%。N2约50%
气化工艺技术分类
混合气体通常为空气(氧气)与水蒸气
使用:
不用:
气化介质
空气
氧气
水蒸气
混合气体
氢气
热分解气化
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CO为主的低热值燃气。
惰性N2全部保留,燃气热值较低(5MJ/m3左右)
用于近距离燃烧或发电时,空气气化是最佳选择。我国目前使用最多的气化方式。
优点:设备简单,能源自给,
缺点:热值低,存储、输送成本高,应用受限制
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相同。
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,反应速率加快,设备容积减小,热效率提高,气体热值(约10MJ/m3)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,也可用作化工合成燃料的原料。
水蒸气气化:
水蒸气气化是以水蒸气为气化介质的气化工艺。它不仅包括水蒸气和碳的还原反应,尚有CO与水蒸气的变换反应。
C + H2O(g) → CO + H2 △H = + kJ /mol
需要外供热源。
H2
CO2
CO
CH4
CnHm
低热值
20-26
16-23
28-42
10-20
6-7%
17-21 (MJ/m3)
典型*的水蒸气气化的燃气组成(V%)
螺旋进料器
料箱
燃气
示意图
气化炉
H2O
空气(氧气)-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。
H2
CO2
CO
CH4
CnHm
低热值
32%
30%
28%
%
%
MJ/m3
*
典型*情况下,氧气-水蒸气气化工艺的燃气成分(体积分数)
自供热系统
特点:
部分氧来源于水蒸汽,减少了空气消耗量
H2与CH4含量较高
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(~26MJ/m3标准状态气)的工艺。
优点:高质量气体燃料,用途广泛,效率高。
缺点: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。
热分解气化:
热解气化是将农作物秸秆在热解炉中进行隔绝空气干馏, 获得以CH4、H2为主的中热值可燃气, 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, MJ/m3以上。