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鼓泡流化床气化设备(BFB)鼓泡流化床中,当气速超过临界流化气速后,固体开始流化,床层出现气泡,并明显地出现粒子聚集的密相区和气泡为主的稀相区!炉体比较粗胖,下部是有明显床层的密相区,气化反应主要发生在密相区,为了防止细颗粒燃料被气流带出密相区,炉膛上部设计有扩张段,降低气速,也延长了燃料在稀相区的反应时间。循环流化床气化设备(CFB)CFB气化炉炉体细长,炉膛上部出口安装了旋风分离器,将高温固体颗粒分离收集并送回炉膛.
此外生物质气化后还有大概相当于原料10%左右的生物炭,可以作为工业原料或肥料!生物质气化设备主要分为固定床和流化床,区别是原料在固定床设备中是相对“固定”的,在流化床设备中原料则是“流动”的!固定床设备构造相对简单,成本低,但对原料的要求比较高,也不能做得太大;流化床设备(包括鼓泡流化床和循环流化床)结构比较复杂,造价高一些,但可以做得比较大,对原料的兼容性比较好!目前商业应用更多的是固定床!流化床气化设备流化床与固定床的主要气化反应机理基本一样,但其没有明显固定的床层,目前,流化床主要有鼓泡流化床、循环流化床、双流化床三种形式.
半气化设备提高了生物质能源的燃烧效率,其能源利用率大概在40%左右,与真正的气化设备比较依然低了30%左右!我们可以说所谓“半气化”就是生物质直接燃烧.固定床气化设备中,生物质燃料经历干燥、热解、氧化(燃烧)和还原后转化成可燃气体!根据气化剂供给位置和流过燃料层的顺序,有上吸式、下吸式、横吸式和开心式,主要使用前两种气化设备.固定床气化设备主要分为上吸式和下吸式,区别是上吸式设备可燃气体从气化设备的上部出来,下吸式设备可燃气体从设备的下面出来!
进人还原层后,燃烧产物与炭发生还原反应,吸热使得温度降低,当温度降低到800℃以下,反应速率变得缓慢以至停止!气流继续上行,为燃料热解和干燥提供热量!下吸式气化设备反应层由上到下依次为干燥层、热解层、氧化层和还原层.根据气化剂供给的位置不同,有两种形式的下吸式气化炉:一是带有中间缩口段的下吸式气化炉,气化剂由中部的缩口段偏上供入;二是无中间缩口段的下吸式气化炉,气化剂由上部供入!下吸式气化炉的工作原理与上吸式基本相同,只是燃料干燥和热解所需的热量来自下部的氧化层!
CFB床层充满整个容器空间,不存在密相区和稀相区,维持床层颗粒浓度的必要条件是很高的固体颗粒循环量,一旦循环不佳,床中全部颗粒可能被吹空!由于生物质燃料的流化特性不好,CFB气化炉基本上都使用砂子作为辅助流化介质。CFB气化炉有两个特征:气流速率较高,一般在4~7m/s之间,床层工作在快速流化区;固定颗粒的高循环倍率在10~20之间!双流化床气化设备(DFB) 双流化床气化炉采用两个流化床炉膛,一个是气化炉,另一个是燃烧炉!
生物质能源在我国绿色发展,构建安全高效能源体系,和“碳达峰”,“碳中和”方面将发挥重要作用。生物质能源经过生产加工后有固态,液态和气态三种燃烧方式.目前液态燃烧比较少,主要是固态和气态的利用.生物质直接燃烧利用效率低,污染大,受到国家管理部门的限制和禁止!固态燃烧提高了燃烧效率,降低了污染,但生物质颗粒的加工成本较高,售价几乎是生物质原料的一倍以上,跟生物质燃气比较成本处于劣势.生物质气化利用也有两种技术路线:一是沼气提天然气,称为生物天然气,其成分与天然气差不多,也是甲烷为主,应用范围比较广,但目前的成本高,难以大面积推广,除非国家持续补贴!
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