生物质气化总结省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、1生物质气化第第1页页 第2页主要内容主要内容生物质气化基本原理生物质气化基本原理生物质气化反应动力学生物质气化反应动力学生物质气化设备和工作原理生物质气化设备和工作原理生物质气化指标及影响原因生物质气化指标及影响原因第第2页页 第3页生物质气化生物质气化基本原理基本原理图图 上吸式气化炉气化原理上吸式气化炉气化原理1.干燥区干燥区 温度大温度大约为约为100250 产产物物为为干物料和水蒸气干物料和水蒸气 水蒸气伴随下面三个反水蒸气伴随下面三个反应应区区产热产热排除气化炉排除气化炉 干物料干物料进进入裂解区入裂解区2.热热分解区(裂解区)分解区(裂解区)温度大温度大约为约为300600 产产
2、物物为为炭、炭、H2、水蒸气、水蒸气、CO、CO2、CH4、焦油及其、焦油及其它它烃类烃类物物质质 热热气体上升气体上升进进入干燥区入干燥区 炭炭进进入入还还原区原区第第3页页 第4页生物质气化生物质气化基本原理基本原理图图 上吸式气化炉气化原理上吸式气化炉气化原理3.还还原区(吸原区(吸热热)温度大温度大约为约为700900 产产物物为为CO、CO2、H2 热热气体上升气体上升进进入裂解区入裂解区 未反未反应应炭炭进进入氧化区入氧化区4.氧化区(放氧化区(放热热)温度大温度大约为约为10001200 产产物物为为CO、CO2 热热气体上升气体上升进进入入还还原区原区 灰灰进进入灰室入灰室第第
3、4页页 第5页生物质气化生物质气化反应动力学反应动力学 生物生物质质气化气化动动力学包含力学包含热热分解分解过过程机理及程机理及动动力学表示式,力学表示式,还还原原过过程中主程中主要化学反要化学反应应及及过过程速率,焦炭燃程速率,焦炭燃烧过烧过程及其二次反程及其二次反应过应过程速率。程速率。u分解过程机理及动力学表示式分解过程机理及动力学表示式 低温时(低于250)主要产物是CO2、CO、H2O及焦炭;温度升高至400以上时,生成CO2、CO、H2O、H2、CH4焦炭及焦油等;温度继续升高至700并有足够停留时间时,出现二次反应,即焦油裂解为氢、轻烃及炭等产物。第第5页页 第6页生物质气化生物
4、质气化反应动力学反应动力学u还原过程中主要化学反应及过程速率还原过程中主要化学反应及过程速率 下面反应是可逆,增加温度、降低压力促进反应进行。温度低于700时,反应有利于CO2生成,而且水蒸气与碳反应速率极为迟缓。温度从800开始升高时,水蒸气与碳反应显著增加。其中水蒸气与碳反应速率与温度关系式:第第6页页 第7页生物质气化生物质气化反应动力学反应动力学u焦炭燃烧过程及其二次反应过程速率焦炭燃烧过程及其二次反应过程速率 生物质炭燃烧速率受燃烧温度控制,基本展现对数曲线增加。又受氧经过灰层扩散速率控制,细颗粒燃烧速率比大颗粒快得多。伴随颗粒粒径减小,燃烧速率按对数曲线递增。焦油燃烧速率随温度增加
5、而增加,且靠近直线关系。二次反应包含裂解、重整、水蒸气与一氧化碳变换反应、二氧化碳与碳及碳与水蒸气还原反应等。温度与停留时间是决定二次反应程度主要原因。第第7页页 第8页1)固定床)固定床 上吸式气化炉上吸式气化炉优点是:优点是:1.燃气在经过热分解层和干燥层时,将热量传燃气在经过热分解层和干燥层时,将热量传递给物料,用于物料热分解和干燥,同时降递给物料,用于物料热分解和干燥,同时降低其本身温度,使炉子热效率大大提升;低其本身温度,使炉子热效率大大提升;2.热分解层和干燥层对燃气有一定过滤作用,热分解层和干燥层对燃气有一定过滤作用,所以所以出炉燃气中只含有少许灰分出炉燃气中只含有少许灰分;结构
6、简单,;结构简单,加工制造轻易,炉内阻力小。加工制造轻易,炉内阻力小。缺点是:缺点是:1.原料中水分不能参加反应原料中水分不能参加反应,降低了燃气中,降低了燃气中H和碳氢化合物含量,气和碳氢化合物含量,气体与固体逆向流动时,体与固体逆向流动时,物料中水分随产品气体带出炉外物料中水分随产品气体带出炉外,降低了气,降低了气体实际热值,增加了排烟热损失;体实际热值,增加了排烟热损失;2.热气体从底部上升时,温度沿着反应层高度下降,物料被干燥与低热气体从底部上升时,温度沿着反应层高度下降,物料被干燥与低温度气流相遇,原料在低温温度气流相遇,原料在低温(250400oC)下进行热分解,造成下进行热分解,
7、造成焦油焦油含量高。含量高。生物质气化生物质气化设备和工作原理设备和工作原理第第8页页 第9页 下吸式气化炉下吸式气化炉优点是:优点是:1.气化强度较上吸式高;气化强度较上吸式高;2.工作稳定性好;工作稳定性好;3.因为氧化区在热解区与还原区之间,因而干因为氧化区在热解区与还原区之间,因而干馏和热解产物都要经过氧化区馏和热解产物都要经过氧化区,在高温下裂,在高温下裂解成解成H2和和CO等永久性小分子气体等永久性小分子气体,使气化,使气化气中气中焦油含量大大降低焦油含量大大降低。缺点是:缺点是:1.出炉可燃气中含有出炉可燃气中含有灰分较多灰分较多;2.出炉出炉可燃气温度较高可燃气温度较高,须用水
8、进行冷却。,须用水进行冷却。生物质气化生物质气化设备和工作原理设备和工作原理第第9页页 第10页 横吸式气化炉横吸式气化炉 生物质原料由炉顶加入,灰分落入炉栅下部灰室。气化剂由侧面进入,生物质原料由炉顶加入,灰分落入炉栅下部灰室。气化剂由侧面进入,产出气体也由侧面流出,气流横向经过气化区,在氧化区、还原区进行热产出气体也由侧面流出,气流横向经过气化区,在氧化区、还原区进行热化学反应与下吸式气化炉相同,只不过反应温度较高,燃烧区温度甚至会化学反应与下吸式气化炉相同,只不过反应温度较高,燃烧区温度甚至会超出灰熔点,超出灰熔点,轻易造成结渣。所以,该炉适合用于含灰分少原料,普通用轻易造成结渣。所以,
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