生物质气化发电 气化反应器
生物质气化发电
（2） 在燃气轮机内燃烧带动发电机发电。 这种利用方式要求气化压力在 10~30kg/cm2， 气化气也不需冷却，但有灰尘、杂质等污染的问题。 （3）在内燃机内燃烧带动发电机发电。这种方式应用广泛，而且效率较高。但该种方 式对气体要求严格，气化气必须净化及冷却。 三、 中-意合作项目“生物质气化发电及综合利用” 辽宁省能源研究所目前与意大利 ENEA 正在进行“生物质气化发电及综合利用”项目 的合作研究。双方技术人员已对意大利提供的固定床气化发电系统及测试分析系统进行了 调试实验和测试。 其性能达到了设计要求； 双方技术人员共同设计了流化床气化发电系统， 目前正在意大利制造。 1. 固定床气化炉气发电系统 该套系统由意大利设计制造，双方共同调试实验。之后，将安装在辽宁省能源研究所 实验室，供有关技术人员进行生物质气化发电研究。 该系统以木材为原料， 采用下吸式气化炉， 喉管区尺寸为 300mm， 气化炉直径为 500mm。 净化系统分别由旋风分离器， 喷淋净化器、 除湿装置和生物质过滤器组成。 发电机是 TERSSI 公司生产的既可用油也可用气化气作燃料的多用发电机，容量为 30kＷ。该系统主要技术参 数如下： 喉管区反应温度：850-950℃ 产 气 量：90Nm3/h 产 气 比：1.8 气 化 气 热 值：4.6-5.4MJ/Nm3 发 电 量：30kW 气化气净化后焦油含量： 〈10mg/Nm3 2. 流化床气化发电系统 由于该系统最后将在营口一木材加工厂示范运行，因此是以该木材加工厂的加工废弃 物和稻壳为原料双方共同设计的。流化床采用砂子，床高 1.5m。反应温度 800℃。该气化 炉一个最大特点是采用双流化区设计，即将流化床分为左右两个区，两个区的流化速度不 同，并且生物质和床体材料可在两个区进行循环，强化了流化效果，使气化反应更加充分。 气化炉产生的气化气经空气预热器与气化介质进行热交换，然后经过喷淋清洗塔除焦 油后送入储气柜，发电机为两台 TERSSI 公司的８０kＷ多用发电机。该系统的技术参数如 下：
燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析
燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析一、技术原理燃煤与生物质气化耦合发电技术是将燃煤气化和生物质气化技术结合起来，通过在气化反应器中对燃煤和生物质进行气化反应，产生合成气，再利用合成气进行发电。
燃煤气化和生物质气化是两种不同的气化技术，燃煤气化主要产生一氧化碳和氢气，而生物质气化主要产生一氧化碳、氢气、甲烷和二氧化碳。
将这两种气化技术结合起来，能够充分利用燃煤和生物质的资源，提高能源利用效率，减少对大气环境的污染。
二、技术优势1. 资源充足：燃煤是目前世界上使用最为广泛的化石能源之一，储量丰富。
生物质是可再生资源，具有广泛的来源，如木材、秸秆、农作物废弃物等，资源充沛。
2. 清洁高效：通过燃煤与生物质气化耦合发电技术，可以将煤炭转化为清洁的合成气，大大降低了煤炭燃烧产生的污染物排放。
生物质气化产生的气体也比燃煤气化更为清洁，减少了对环境的负面影响。
3. 降低成本：生物质气化技术相对成熟，且生物质气化设备相对燃煤气化设备成本更低，通过耦合发电技术，可以降低发电成本。
4. 提高能源利用效率：通过耦合燃煤与生物质气化技术，可以充分利用两种资源，提高能源利用效率，同时减少对资源的消耗。
三、技术挑战1. 气化反应器设计：燃煤气化和生物质气化的气化反应器设计具有一定的复杂性，需要充分考虑燃煤和生物质气化特性的差异，以及两者之间的相互影响。
2. 气化气清洁：合成气中的污染物含量较高，需要通过一系列的气体净化工艺进行清洁处理，以满足发电机组的要求。
3. 运行稳定性：燃煤与生物质气化耦合发电技术需要保持良好的运行稳定性，确保长期稳定的发电产能。
四、技术应用燃煤与生物质气化耦合发电技术已经在一些实际工程中有所应用，尤其在一些燃煤发电厂进行生物质混燃或者替代部分煤炭，以减少煤炭的使用和环境污染。
在一些生物质能源发电项目中，也可以考虑采用燃煤与生物质气化耦合发电技术，以提高能源利用效率和降低成本。
五、技术展望燃煤与生物质气化耦合发电技术具有明显的优势和发展潜力，但在实际应用中仍面临一些挑战。
生物质气化技术的改进与发展
生物质气化技术的改进与发展随着能源需求的不断增长和对可持续发展的需求，生物质气化技术越来越受到关注。
作为一种将生物质转化为可再生能源的技术，生物质气化在能源领域具有广阔的应用前景。
本文将探讨生物质气化技术的改进与发展。
一、引言生物质气化技术是一种将生物质通过热解反应转化为合成气的技术。
合成气主要由一氧化碳、氢气和甲烷等组成，可以作为替代化石燃料的能源。
传统的生物质气化技术存在着一些问题，如低效率、产物气质不稳定等。
为了改进和发展生物质气化技术，研究人员提出了一系列改进措施。
二、改进措施之一：气化剂选择与预处理气化剂的选择和预处理对生物质气化过程中气体产率和气体质量有重要影响。
传统的气化剂主要是空气，但由于其中的氧气含量较高，易导致燃烧反应的发生，降低合成气的产率。
因此，一种改进措施是使用还原性气氛作为气化剂，如水蒸气。
水蒸气可以与生物质中的碳反应生成一氧化碳和氢气等气体，提高合成气的产率。
此外，对生物质进行预处理也可以提高气化效率。
生物质预处理可以通过物理、化学或生物方法，如干燥、研磨、浸泡等，降低生物质的结构复杂性，提高气化反应的速率和产物质量。
三、改进措施之二：气化反应器的改进气化反应器是生物质气化过程中的核心设备，其结构和设计对反应效果和产物质量具有重要影响。
近年来，随着科学技术的发展，气化反应器的改进也取得了显著的进展。
例如，采用高效的热交换器可以提高气体传热效率，增强反应器的热力学性能。
此外，引入分层气化技术可以提高生物质气化的效率和产物质量。
分层气化是一种将生物质分为多个层次进行气化的方法，有利于提高碳转化率和气态产物质量，并减少固态残留物的产生。
四、改进措施之三：催化剂的应用催化剂的应用是改进生物质气化技术的关键措施之一。
催化剂可以调节气化反应中的化学反应速率和选择性，提高气化效率和产物质量。
例如，镍基催化剂可以促进一氧化碳和二氧化碳的转化为合成气的反应，增加合成气的产率。
此外，选择合适的催化剂还可以有效降低气化反应的温度和压力要求，降低生产成本。
生物质气化气的气体反应器设计
生物质气化气的气体反应器设计生物质气化是一种能源转换技术，通过热化学反应将生物质转化为可燃气体，如合成气和甲烷。
气体反应器是生物质气化最重要的设备之一，它直接影响气化过程的效率和气体质量。
因此，合理设计气体反应器对于生物质气化的成功是至关重要的。
1. 气体反应器类型气体反应器通常包括固体床反应器、流化床反应器和进料管式反应器等。
固体床反应器是一种最简单、最常见的反应器类型，它的结构和工作原理都很简单，是由一个堆积的生物质颗粒床和一个加热器组成，燃气从床底进入，流经生物质颗粒床进行反应。
流化床反应器是一种更复杂的反应器，由一个堆积的生物质颗粒床、一个流化媒体容器和一个加热器组成。
进料管式反应器是一种单级或多级的同轴圆筒，具有特殊的进料装置和气体分布装置。
2. 气体反应器设计要点（1）反应器结构设计反应器结构设计应该考虑到气体的温度、压力、速度等因素，并根据实际情况进行调整。
例如，固体床反应器可以采用喷嘴式气分配器，以保证气体在颗粒床内流动的均匀性；而流化床反应器则需要注意流化床粒子的大小，以及正确的流化速度。
此外，反应器体积、床深、颗粒大小、填料状态等对于气体反应器的设计和运行也有影响。
（2）反应器进料系统设计气体反应器进料系统是保证反应器正常运行的关键，进料系统应具有适当的控制手段和调节机制，以保证反应器可以在不同负荷条件下进行调整。
同时，进料系统还应该区别对待不同种类的生物质，选择合适的进料方式和反应条件。
（3）反应器保温设计气体反应器的反应温度是影响反应速率和气体质量的重要因素之一，因此，反应器的保温设计应该有适当的措施。
例如，直接使用火焰是一种常见的加热方式，但燃气温度时常变化较大，难以保证反应器内温度的稳定性。
对于固体床反应器，可以采用热水或蒸汽加热；而流化床反应器更适合采用压缩空气、氮气或饱和蒸汽等加热方式。
3. 气体反应器运行控制在气体反应器的运行控制中，应该按照实际情况实施多种控制措施。
生物质能源的生物质燃烧和生物质气化
生物质能源的生物质燃烧和生物质气化生物质能源被广泛认为是一种可再生、清洁的能源形式，具有减少温室气体排放、解决能源短缺问题的潜力。
其中，生物质燃烧和生物质气化是常见的利用生物质能源的两种方法。
本文将从工艺原理、应用领域和环境影响等方面探讨生物质燃烧和生物质气化技术。
生物质燃烧是将生物质直接燃烧产生热能的过程。
其工艺原理主要包括燃料供应系统、燃烧室、燃烧控制和烟气处理等。
首先，燃料供应系统将生物质作为原料转化为可燃颗粒或颗粒，供给燃烧室。
燃烧室中的生物质受热分解，释放出有机物、水蒸气和残渣等。
然后，通过燃烧控制系统控制氧气供应和温度，以达到最佳燃烧效果和能量输出。
最后，烟气处理系统对烟尘、氮氧化物和二氧化硫等有害物质进行过滤和净化，以提高环境友好性。
生物质燃烧技术的应用领域广泛。
首先，在工业领域，生物质燃烧可以替代传统的煤炭和石油，用于锅炉和热电厂的供暖和发电，实现能源的可持续利用。
其次，在农村地区，生物质燃烧技术可以为家庭提供清洁热能，减少厨余和秸秆的垃圾堆积，改善室内空气质量。
此外，生物质燃烧还可以用于城市垃圾处理，将有机垃圾转化为能源，并减少垃圾填埋的需求。
然而，生物质燃烧也存在一些环境影响。
首先，燃烧过程中会产生二氧化碳、一氧化碳和甲醛等有害气体，对空气质量造成污染。
其次，燃烧废弃物的处理和排放会对土壤和水源造成污染。
同时，生物质燃烧需要消耗大量水资源，可能导致水资源紧缺问题。
为了减少这些环境影响，应加强燃烧设备的研发和改进，提高燃烧效率和减少污染物的排放。
与生物质燃烧不同，生物质气化是将生物质转化为可燃性气体的过程。
其工艺原理主要包括气化剂供应系统、气化反应器和气体净化系统等。
首先，气化剂供应系统将氧气或蒸汽供给气化反应器。
生物质在高温下与氧气或蒸汽反应，生成可燃性气体（主要是一氧化碳、氢气和甲烷）。
最后，通过气体净化系统对气体进行过滤和净化，去除有害物质，以提高气体的利用价值。
生物质气化技术具有广阔的应用前景。
生物质气化发电机组
生物质气化发电机组生物质气化发电机组是一种利用生物质燃料进行气化反应，进而产生燃气发电的设备。
生物质气化发电技术是一种可再生能源利用方式，具有环保、经济和可持续发展的优势。
一、生物质气化发电技术概述生物质气化发电技术是将生物质燃料（如木屑、秸秆、稻壳等）通过气化反应转化为燃气，再利用燃气发电的过程。
生物质气化发电机组一般由气化炉、气化炉排渣系统、燃气净化系统、燃气发电机组等组成。
在气化炉中，生物质燃料经过高温和缺氧条件下的热解反应，产生可燃气体。
这些可燃气体经过净化处理后，进入燃气发电机组进行燃烧发电。
二、生物质气化发电技术的优势1. 环保：生物质气化发电过程中，生物质燃料的燃烧几乎不产生硫、氮等有害物质的排放，对环境污染较小。
而且生物质燃烧后的灰渣可以被作为有机肥料利用，实现资源的循环利用。
2. 经济：生物质燃料相对于化石燃料而言成本更低，而且生物质气化发电可以实现能源的多元化利用，降低能源供应的风险。
3. 可持续发展：生物质燃料是一种可再生能源，其资源丰富且可持续供应。
生物质气化发电技术的应用，可以减少对化石能源的依赖，推动可持续发展。
三、生物质气化发电技术的应用领域生物质气化发电技术广泛应用于农村能源供应、农业废弃物综合利用、农村环境治理等领域。
1. 农村能源供应：生物质气化发电机组可以利用农村丰富的秸秆、木屑等生物质资源，为农村地区提供可靠的电力供应，满足农村居民生活和生产的能源需求。
2. 农业废弃物综合利用：农业废弃物如秸秆、稻壳等常常成为污染环境的问题，生物质气化发电技术可以将这些废弃物转化为可再生能源，既解决了废弃物的处理问题，又为农村地区提供了经济效益和环境效益。
3. 农村环境治理：生物质气化发电技术可以有效治理农村生活垃圾和农作物秸秆等废弃物的环境问题，减少污染物的排放，改善农村环境质量。
四、生物质气化发电技术的发展现状和前景生物质气化发电技术在我国得到了广泛的应用和推广。
随着能源转型和可持续发展的需求，生物质气化发电技术将有更广阔的发展前景。
生物质气化发电 气化反应器
下吸式气化炉的结构原理图
生物质从气化炉的上部加入，新生物质落在物质最上层，处在干燥 区内，在这里由于受内胆的热辐射，生物质内的水分吸收热量被蒸发， 变成干物料。之后随着下部物料的氧化消耗向下移动到热分解区，热分 解区的温度高到可以让热分解反应发生干生物质开始发生热分解反应生 成炭、气体和焦油等。生成的炭随着物料的消耗而继续向下落入氧化区 。作为气化剂的空气，一般在氧化区加入。在该区，由热分解区生成的 炭与气化剂中的氧进行燃烧反应生成一氧化碳、二氧化碳，并放出大量 的热能，这是生物质气化全过程的保证。没有反应的炭继续下落进入还 原区。在还原区内二氧化碳被还原成一氧化碳；炭还与水蒸气反应生成 氢气和一氧化碳，灰渣则排入灰室中。生成的可燃气流过炉栅进入外腔 后被导出。炉体中温度分布大致为：干燥区温度为100~300，裂解区温度 为500~700，氧化区温度达1000~1200，还原区的温度为700~900。 在干燥区和热分解区生成的一氧化碳、二氧化碳、氢气、焦油等产 物一起通过下面的氧化和还原区。由于氧化区温度高，焦油在通过该区 时发生裂解，变为可燃气体，因而下吸式气化炉产出的可燃气热值相对 较高，而焦油含量相对较低。
6.5.2.5增压流化床气化炉
增压循环流化床气化炉的炉膛压力可以 高达0.5~2MPa。与常压循环流化床气化炉相 比，增压循环流化床气化炉的炉腔截面热强 度可提高10倍左右，在炉容量相同时，增压 循环硫化床炉的尺寸课显著减小，产生的高 压可燃气体无需升压可直接进入燃汽轮机发 电。
固定床气化炉结构特征是有一个容纳原料的炉膛和一个 承托反应料层的炉栅。根据气化炉内气流运动的方向，固定 床气化炉又可分为下吸式气化炉、上吸式气化炉、横吸式气 化炉及开心式气化炉四种类型。
6.5.1.1 下吸式气化炉
生物质气化发电技术
生物质气化发电技术(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--生物质气化发电技术阳永富，孙龙，樊俊杰（胜利油田胜利动力机械有限公司，山东东营 257032）摘要：随着人们对能源需求的日益增长，作为人类目前主要能源来源的化石燃料却迅速减少，而生物质能是一种重要的可再生能源,它分布广泛,数量巨大。
但由于它能量密度低，又分散，收集和运输困难，所以难以大规模集中处理。
另一方面随着经济的发展，我国电力供应日益紧张，对电力需求很大，电价居高不下，在这种环境下，通过气化发电技术，把生物质转化为电力，既能大规模处理生物质废料，又能为生产提供电力，具有明显的社会和经济效益。
本文主要讲述生物质的气化技术，生物质气净化处理技术及生物质气用于内燃机的发电技术。
关键词：生物质；气化；净化；内燃机；发电Biomass Gasification and Generation TechnologyYang YongFu，Sun Long，Fan JunJie（Shengli Oil Field Shengli Power Machinery Co., Ltd, DongyingShandong 257032）Abstract:Energy demand is increasing and the fossil fuel is decreasing, which is the important energy source. Biomass is an important regenerative energy. It distributes widely and with high amount. Because it features low concentration and distribute dispersedly, so it is difficult for transportation and treatment in scale. With rapid economic development, electricity is in great demand gradually, its price is high. Under this condition, biomass is converted into electricity by gasification technology. Supported with this technology, massive waste biomass is treated and electricity is produced to supply for production resulting in significantly social and economical benefits. The paper introduces biomass gasification, biogas treatment and electricity generation by fueling biogas on internal combustion engine.Key Words: Biomass；Gasification；purification；Internal Combustion Engine； Electricity Generation1 生物质气化技术简单地讲，气化是以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作为气化剂，在高温的条件下通过热化学反应将生物质中可燃部分转化为可燃气（主要为一氧化碳、氢气和甲烷等）的热化学反应。
生物质热电联产的技术应用
生物质热电联产的技术应用摘要：随着全球对温室效应的关注，各国开始关注温室气体排放。
通过以生物质资源的热电联产来减少温室气体排放，正开始探索研究。
热电联产可以节约更多的能源，同时可以选择多种生物质作为燃料，具有很大的发展前景。
生物质可以是动物废物、特殊能源植物、木材废物等。
生物质能源是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源，不同于光能和风能，属于一种友好型热能，是燃煤热电燃料多样性的有益补充。
本文对生物质热电联产的技术应用进行分析，以供参考。
关键词：生物质能热电联产技术应用引言用生物质作燃料的热电联产，与燃煤热电联产相比，仍然存在许多问题，如燃料供应不足、生物碱金属腐蚀等，这可能会影响能源供应的稳定性。
我国热电联产的发展，由于缺乏先进技术、缺乏足够的政策支持和燃料收储问题，需要政府进行更多的管理和投资，以确保生物质热电联产工业的进一步发展。
1.概述我国的能源消费以煤炭、石油和天然气等不可再生矿物能源为主。
这种能源结构造成了两个主要问题:一方面，化石能源储备减少；另一方面，人们的能源供应和需求不断增加。
开发清洁无害的可再生能源，是能源结构调整的必然趋势，目的是减少矿物燃料燃烧对环境的污染，并确保能源发展的可持续性。
大规模开发生物质作为可再生能源无疑是一个现实可行的选择。
所谓生物质能源是指太阳能作为化学能源储存在生物质中的一种能源形式。
它直接或间接来自绿色植物的光合作用，可转化为固体、液体和常规气体燃料。
然而，生物质能源过于分散，难以收集的特性导致生物质未得到充分利用。
热电联产是一种新型的分布式能源形式，可以利用分散的能源，生物质能源特性与热电联产的使用方式相一致。
现阶段，我国各地区可再生能源基础设施建设落后，传统化石能源比例较高，清洁能源利用率相对较低。
随着能源技术的进步，生物质利用正在逐步发展和使用，利用农业生产中的废弃有机物质作为生物质燃料，以及利用气化和燃烧等技术进行供热和发电，可以有效地缓解国家经济发展中的能源短缺问题，生物质能源具有广泛分布、可再生和低成本等优点，但生物质燃烧产生的能源与小型火力发电厂产生的能源相似，效率较低。
生物质耦合发电工艺技术方案
燃煤耦合生物质发电工艺技术方案一、气化技术简介1.1生物质气化原理生物质气化是把生物质转化为可燃气的技术。
生物质气化一般经历如下几个阶段：（1）干燥过程：生物质原料加入反应器后，首先被加热，析出生物质所含的水份。
（2）热解过程：当温度上升到200～250℃，生物质组分开始发生热分解，大分子的碳氢化合物的化合链被打破，析出生物质的挥发份。
留下残碳和灰份构成进一步反应的床层。
热解过程是一个非常复杂的物理化学过程，随加热速率、温度和热解气氛的不同，热解产物的差别很大。
（3）燃烧过程：在有氧气（空气）参与的气化过程中，氧气与热解生成的挥发份和残碳发生燃烧反应，释放出热量来维持热解过程和还原反应所需热量。
（4）还原反应：还原反应主要发生在燃烧后的水蒸汽和二氧化碳与碳之间，通过还原反应，碳进一步转化为一氧化碳和甲烷等可燃气体。
1.2生物质气化工艺分类生物质气化工艺根据气化介质不同，可分为：（1）空气气化：以空气作为气化介质的气化过程。
空气中的氧气与生物质中的可燃组分通过氧化反应，放出热量，为气化反应的其他过程如热分解与还原反应提供所需的热量，整个气化过程是一个自供热系统。
空气气化是所有气化过程中最简单、最经济也最容易实现的形式。
（2）氧气气化：是指以纯氧作为气化介质的气化过程。
其原理与空气气化相同，由于没有惰性气体N2，在与空气气化相同的当量比下，气化反应温度提高，反应速率加快，反应容积减小，热效率提高，气体热值提高一倍以上。
缺点是需要一套昂贵的制氧设备。
（3）空气—水蒸汽气化：是以空气和水蒸汽同时作为气化介质的气化过程。
气化所需的一部分氧气可由水蒸汽提供，减少了空气的消耗量，并生成了更多的H2及碳氢化合物。
1.3生物质气化炉气化炉是生物质气化工艺中最核心的设备，气化反应器可分为：固定床气化炉、流化床气化炉（包括鼓泡流化床和循环流化床气化炉）、气流床气化炉。
流化床因其是一种气固两相接触充分，有温度均匀，传热传质强烈，易于放大等特性，因此在燃烧、气化、催化裂解等多种工业过程中得到了广泛的应用。
生物质气化发电
生物质气化发电生物质气化发电技术1 前言一切有生命的可以生长的有机物质统称为生物质，它包括植物、动物和微生物。
各种生物质之间存在着相互依赖和相互作用的关系。
生物质能源简称生物质能，它是蕴藏在生物质中的能量。
生物质能是一种可再生能源，具有以下特点:(1) 可再生性;(2) 低污染性;(3) 广泛的分布性。
利用生物质作为替代能源，对改善大气酸雨环境，减少大气中二氧化碳含量，从而减少“温室效应”都有着积极的意义。
20世纪70年代，Ghaly et al.首次提出了将气化技术用于生物质这种含能密度低的燃料，使气化技术成为生物质转化过程最新的技术之一。
生物质原料挥发分高达70,以上，生物质受热后，在相对较低的温度下就可使大量的挥发分物质析出。
因此，气化技术非常适用于生物质原料的转化。
生物质气化生成的高品位的燃料气既可供生产、生活直接燃用，也可通过内燃机或燃气轮机发电，进行热电联产联供。
生物质气化反应温度低，可避免生物质燃料燃烧过程中发生灰的结渣、团聚等运行难题。
可以从不同的角度对生物质气化技术进行分类，根据燃气生产机理可分为热解气化和反应性气化;根据采用的气化反应炉的不同又可分为固定床气化和流化床气化。
另外，还可以根据气化反应压力的不同来对气化技术进行分类。
在气化过程中使用不同的气化剂、采取不同过程运行条件，可以得到三种不同热值的气33化产品气:低热值—4,6MJ/m (使用空气和蒸汽/空气);中热值—12,18MJ/m 3(使用氧气和蒸汽);高热值—40MJ/m (使用氢气)。
2 生物质气化发电技术发展现状2.1 生物质气化发电技术在国外的发展及现状1生物质气化及发电技术在发达国家已受到广泛重视，如奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等国家，生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。
奥地利成功地推行了建立燃烧木材剩余物的区域供电站的计划，生物质能在总能耗中的比例由原来的3%增到目前的25%，已拥有装机容量为1,2MW的区域供热站90座。
第七章-生物质气化
流化床气化器适合水分含量大、热值低、着火困 难的生物质原料
原料适应性广，可大规模、高效利用。
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•一级反应器和二级反应器两部分组成。
•在第一级反应器中，生物质原料发生热 分解反应，生成的可燃气体在高温下进 行气一固分离后进人后续净化系统，而 分离后炭颗粒则作为原料经料脚管送人 第二级反应器中。
还原区：与热分解及氧化区生成的二氧化碳发生 还原反应生成一氧化碳;炭还与水蒸气反应生成氢 气和一氧化碳
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炉内温度分布
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还原区的温度： 700~900℃ 氧化区温度： 1000 ~1200℃ 热分解区温度： 500~700℃ 干燥区温度： 300℃左右
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下吸式气化器的最大特点是气流向下流动的，通 过炉栅进人外腔后被导出。
携带床气化器床截面一般较小，且要求原料破碎成 非常细小的颗粒，运行温度高达1100℃以上，产 出气体中焦油及可冷凝成分少，碳转化率可达 100%。
但由于运行温度高，易出现烧结现象，气化器炉体 材料较难选择。生物质携带床气化通常只适宜于实 验室研究使用
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优点: ①流化床内温度均匀，气固混合改善，热ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与质量的传递
•物料由顶部加入，依靠重力逐步向 下移动，燃料支撑在炉栅上，燃烧 后的灰分和渣通过炉栅落人灰室。
•炉栅设计有两种形式：一种是转动 炉栅；另一种是固定炉栅。
•转动炉栅有利于除灰，但是由于炉 栅的转动，增加了密封难度。
•气化剂(空气或蒸汽)由底部经过炉 栅进人气化器的氧化燃烧层并逐渐 上升
生物质气化技术
② 下吸式气化炉
优点是： 1. 气化强度较上吸式高； 2. 工作稳定性好；可随时开盖添料； 3. 由于氧化区在热解区与还原区之间，因而干 馏和热解的产物都要经过氧化区，在高温下 裂解成H2和CO等永久性小分子气体，使气 化气中焦油含量大大减少。 缺点是： 1. 由于炉内的气体流向是自上而下的，而热气 流的方向是自下而上的，致使引风机从炉栅 下抽出可燃气要耗费较大的功率； 2. 出炉的可燃气中含有的灰分较多； 3. 出炉的可燃气的温度较高，须用水进行冷却。
适合水分含量大、热值低、着火 困难的生物质物料。 主要缺点 产气中灰分需要很好地净化处理 和部件磨损严重。
气化当量比
所提供的空气中的氧与物料完全燃烧所需氧的当量比 只有在当量比为0.25～0.3时,即气化反应所需氧仅为完全燃 烧耗氧量的25％-30％，产出气成分较理想。当生物质物料中 水分较大或挥发分较小时应取上限，反之取下限。
③ 横吸式气化炉
生物质原料由炉顶加入，灰分落入炉栅下部的灰室。气化剂由侧面进入， 产出的气体也由侧面流出，气流横向通过气化区，在氧化区、还原区进行 的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 至会超过灰熔点，容易造成结渣。因此，该炉适用于含灰分少的原料，一 般用作焦炭和木炭气化。
现状：
大型生物质气化发电示范工程 美国Battelle(63MW)、夏威夷(6MW)项目，英国(8MW)和芬 兰(6Mw)示范工程等。
问题：
1. 焦油处理技术 2. 燃气轮机改造技术难度很高
生物质气化分类
按气化介质分类
气体热值高 吸热反应，需要外部热源 气体热值高， 高温高压、反映条件苛刻
生物质气化指标及影响因素
(2)原料的结渣性。
反应性好的原料，可以在较低温度下操作．气化过程不易结渣，有利于 操作，也有利于甲烷生成。矿物成分往往可使燃料在燃烧反应中起催化 作用。 例如：将木灰(1．5％)喷在加热中的木材表面上．就可使反应性加强， 反应时间减少1/2。
生物质气化技术
产物为炭、H2、水蒸气、CO、CO2、CH4、焦油及其他烃类物质
热气体上升进入干燥区 炭进入还原区 3.还原区（吸热） 温度大约为700~900℃ 产物为CO、CO2、 H2 热气体上升进入裂解区 未反应炭进入氧化区 4.氧化区（放热） 温度大约为1000~1200℃ 产物为CO、CO2 热气体上升进入还原区 灰进入灰室
内容提纲
生物质气化的定义与特点 生物质气化的化学反应 生物质气化反应器 生物气的净化处理 生物气的用途
中国林业科学研究院林产化学工业研究所
Institute of Chemical Industry of Forest Products
1.1 生物质气化定义
• 气态或液体生物质转化为气体燃料的热 化学过程。 • 在此过程中，流离氧或结合氧与燃料中 的碳进行热化学反应生成可燃气体。
• 1839年世界上第一台上吸式气炉问世 • 20世纪30-40年代（二战期间），用于内 燃机的小型气化装置得到广泛使用 • 20世纪70年代，受石油危机影响，有了 新的发展
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常见生物质工业成分分析
可见：生物质的挥发份含量一般在76～86％ 中国林业科学研究院林产化学工业研究所
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1.2 生物质气化的特点
• 与煤不同，生物质原料主要成分为：木质素、 业研究所
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常用催化剂
• 碱金属类催化剂
生物质气化发电技术及应用前景_谢军
( 3) 大型生物质气化发电系统: 主要作为上 网电站, 它适用的生物质较为广泛, 所需的生物质 数量巨大, 必须配套专门的生物质供应中心和预 处理中心, 是今后生物质利用的主要方式。该系 统功率一般在 5 MW 以上, 虽然与常规能源比仍 显得非常小, 但在技术发展成熟后, 它将是今后替 代常规能源电力的主要方式之一。 2. 3 气化发电技术特点
我国在能源困难的 20 世纪 50 年代, 也曾使 用这种方法驱动汽车和农村排灌设备。当时固定 床气化反应器的技术水平, 已达到相当完善的程 度。二战后随着廉价优质的石油广泛被使用, 生 物质气化技术在较长时期内陷于停顿状态。但 2 次石油危机后, 使得西方发达国家重新开始审视
2005 年第 1 期
气化发电可分为内燃机发电系统、燃气轮机 发电系统及燃气 ) 蒸汽联合循环发电系统。
( 1) 内燃机发电系统, 以简单的内燃机组为 主, 可单独燃用低热值燃气, 也可以燃气、燃油两 用, 它的特点是设备紧凑, 系统简单, 技术较成熟 和可靠。
( 2) 燃气轮机发电系统, 采用低热值燃气轮 机, 燃气需增压, 否则发电效率较低, 由于燃气轮 机对燃气质量要求较高, 并且需有较高的自动化 控制水平和燃气轮机改造技术, 所以, 一般单独采 用燃气轮机的生物质气化发电系统较少。
( 3) 燃气 ) 蒸汽联合循环发电 系统, 是在内 燃机、燃气轮机发电的基础上, 增加余热蒸汽的联
生物质气化反应器的设计与优化
生物质气化反应器的设计与优化在能源需求不断增长和环境问题日益严峻的背景下，生物质能源作为一种可再生、低碳的能源形式，受到了广泛的关注。
生物质气化技术是将生物质转化为可燃气体的重要手段，而生物质气化反应器则是该技术的核心设备。
其设计与优化对于提高气化效率、降低污染物排放、保证系统稳定运行具有至关重要的意义。
一、生物质气化反应器的类型与工作原理目前常见的生物质气化反应器主要包括固定床气化炉、流化床气化炉和气流床气化炉等。
固定床气化炉又分为上吸式、下吸式和横吸式。
上吸式气化炉中，生物质从顶部加入，气化剂从底部进入，产气中焦油含量较高；下吸式气化炉中，生物质和气化剂均从顶部加入，产气中焦油含量相对较低；横吸式气化炉则生物质从一端加入，气化剂从侧面进入，产气热值较高。
流化床气化炉中，生物质颗粒在流化气体的作用下处于悬浮状态，具有良好的传热传质性能，反应速度快，但对原料颗粒尺寸有一定要求。
气流床气化炉则通常以粉煤或生物质粉末为原料，在高温高速气流中进行气化反应，气化效率高，但设备投资大。
二、生物质气化反应器设计的关键因素1、反应温度反应温度是影响气化反应速率和产物分布的重要因素。
一般来说，较高的温度有利于提高反应速率和气体产量，但也会增加能耗和设备成本。
同时，过高的温度还可能导致灰分熔融，影响气化炉的正常运行。
2、反应压力反应压力对气化反应也有一定的影响。
加压气化可以提高气体密度，减少设备体积，但同时也会增加系统的复杂性和成本。
3、原料特性生物质的种类、尺寸、含水率等特性都会对气化反应产生影响。
例如，木质生物质的气化性能通常优于草本生物质，较小的颗粒尺寸有利于提高反应速率，但过小的颗粒可能会导致流化不畅或堵塞。
4、气化剂种类和比例常用的气化剂包括空气、氧气、水蒸气等。
不同的气化剂及其比例会导致不同的产气组成和热值。
例如，使用氧气作为气化剂可以提高产气热值，但成本较高；水蒸气气化则有利于生成氢气。
5、停留时间生物质在气化炉内的停留时间需要足够长，以保证反应充分进行，但过长的停留时间会降低设备的处理能力。
生物质气化发电 气化反应器共19页文档
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
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生物质气化发电
—— 气化反应器
汇报人：……
6.5 气化反应器
将固体生物质燃料转化为气化气所用的设备称为气化器或 气化炉。气化炉是生物质气化系统中的核心设备，生物质在气 化炉内进行气化反应生成可燃气。气化炉可以分为固定床气化 炉和流化床气化炉两种类型，而固定床气化炉和流化床气化炉 又都有多种不同形式，如图所示。
6.5.1.4开心式气化炉
开心式气化炉结构与 气化原理与下吸式固定床 气化炉相类似，是下吸式 气化炉的一种特别形式。 它以转动炉栅代替了高温 喉管区，主要反应在炉栅 上部的气化区进行，该炉 结构简单，氧化还原区小 ，反应温度较低。
开心式气化炉结构原理图
6.5.2流化床气化炉
流化床气化具有气、固接触混合充分、温度均匀等优点。生物质流化床气化 研究比固定床晚许多。在流化床气化器中，采用惰性材料（如沙子）作为流化介 质来增加传热效率，也可采用非惰性材料（石灰或催化剂）促进气化反应。流化 床气化反应速度快，产气率高。流化床气化尤其适合水分含量高、热值低、着火 困难的生物质原料。 流化床气化与固定床气化相比较，具有以下优点： （1）流化床气化断面小，气化效率和气化强度较高； （2）流化床气化对灰分要求不高，可以使用粒度很小的原料； （3）流化床气化的产气能力可在较大范围内波动，且气化效率不会明显降低； （4）流化床使用的燃料颗粒很细，传热面积大，传热效率高，气化反应温度不 是很高且均衡，结渣的可能性减弱。 流化床气化与固定床相比也有不足之处 （1）产出气体的显热损失大 （2）由于燃料颗粒细，流化速度较高，故产出气体中的带出物较多； 流化床气化炉分为鼓泡流化床气化炉、循环流化床气化炉、双流化床气化炉 、携带床气化炉四种类型；如按气化压力，流化床气化炉可分为常压流化床和加 压流化床。
固定床气化炉结构特征是有一个容纳原料的炉膛和一个 承托反应料层的炉栅。根据气化炉内气流运动的方向，固定 床气化炉又可分为下吸式气化炉、上吸式气化炉、横吸式气 化炉及开心式气化炉四种类型。
6.5.1.1 下吸式气化炉
下吸式气化炉主要由内胆、外腔及灰 室组成。内胆又分为储料区及喉管区，储 料区即是燃料准备区，喉管区则是气化反 应区，储料区的容积、喉管区直径及高度 是气化炉的重要参数，直接影响气化效果 。气化炉下部炉栅以下是灰室，反应后的 灰分及没有反应完全的炭颗粒经过炉栅落 进灰室，可定期排灰；气化炉上部留有加 料口，物料直接进入到炉膛上部的储料区 。下吸式气化炉的进风喷嘴一般设在喉管 区的中部偏上位置，大多数下吸式气化炉 都是在微负压条件下进行，进风量可以调 节。在内胆和外壁之间形成的外腔实际上 是产出气体的流动通道，热的可燃气排出 时，与进入风室的气化剂和气化炉储料区 内的物料进行热交换。
6.5.2.5增压流化床气化炉
增压循环流化床气化炉的炉膛压力可以 高达0.5~2MPa。与常压循环流化床气化炉相 比，增压循环流化床气化炉的炉腔截面热强 度可提高10倍左右，在炉容量相同时，增压 循环硫化床炉的尺寸课显著减小，产生的高 压可燃气体无需升压可直接进入燃汽轮机发 电。
上吸式固定床气化炉结构 原理图
上吸式气化炉的炉栅有两种形式：1、转动炉栅；2、固定炉栅。转动炉栅有 利于除灰，但是由于炉栅的转动，增加了密封难度。上吸式气化炉一般在微正压 下运行，气化剂（空气）由鼓风机向气化炉内送入，气化炉负荷量也由进风量控 制。由于气化炉的燃气出口与进料口的位置接近，为了防止燃气泄漏，必须采取 特殊的密封措施，如连续运行则必须采用较复杂的进料装置。上吸式气化炉原则 上适用于各类生物质燃料，但特别适用于木材等堆积密度较大的生物质原料。 上吸式气化炉的主要特点是产生气体经过热分解区和干燥区时直接同物料接 触，可将其携带的热量直接传递给物料，使物料热解干燥，同时降低了产出气体 的温度，使气化炉的热效率有所提高；由于热解区和干燥区都有一定的过滤作用 ，因而从气化炉中出来的气体中灰分含量减少；上吸式气化炉对原料尺寸要求不 高，并可以使用较湿的物料（含水量可50%）；由于热气流向上流动，炉栅受到 进风的冷却，温度较下吸式的低，工作比较可靠。 上吸式气化炉有一个突出的缺点，就是在热分解区生成的焦油没有通过氧化 和气化区而直接混入可燃气体，这样产出的气体中焦油含量高，且不易净化。这 造成了燃料使用上的很大的问题。因为冷凝后的焦油会沉积在管道、阀门、仪表 及发动机的进气门上，破坏系统的正常运行。清除焦油的问题是有生物质气化技 术以来的一个技术难点。上吸式气化炉一般用在粗燃气不需冷却和净化就可以直 接使用的场合，在必须使用清洁燃气的场合，只能用木炭作为燃料。
6.5.1.2上吸式固定床气化炉
上吸式气化炉是指生物质由顶部加入气化炉 ，靠重力的作用向下运动。炉栅支撑着燃料，燃 烧后的灰分和渣通过炉栅落入灰室。气化剂由炉 底部经过炉栅进入气化炉，产出的燃气通过气化 炉内的各个反应区，从气化炉上部排出。在上吸 式气化炉中，气流是向上流动的，方向和物料的 运动方向刚好相反，生物质在向下移动的过程中 被气流干燥脱去水分。在热分解区，干燥的物料 得到更多的热量发生热分解反应，析出挥发分， 产生的炭进入还原区，与氧化区产生的热气体发 生还原反应，生成一氧化碳和氢气等可燃气体， 反应中没有消耗掉的炭进入氧化区。上吸式固定 床气化炉的氧化区位于4个区的最底部，在还原区 的下面，其反应温度比下吸式气化炉要高一些， 可达1000~1200，炙热的炭与进入氧化区的空气发 生氧化反应，灰分则落入灰室。在干燥区、热解 区、氧化区和还原区生成的混合气体，即生物质 气化气，自下而上的流动，排出气化炉。
6.5.2.4携带床气化炉
携带床气化炉是一种不使用惰性材料作为流化 介质的特殊形式的流化床气化炉。气化剂直接吹动 炉中生物质原料，其流速较大，为紊流床，且在高 温条件下进行气化反应。因为携带床的床截面一般 较小，所以要求原料破碎成非常细小的颗粒，运行 温度高，可达1100，产出气体中焦油及冷凝成分少 ，炭转化率可达100%，但由于运行温度高，易烧结 ，气化炉炉体材料较难选择。
6.5.2.1鼓泡流化床气化炉
鼓泡流化床气化炉是最基本、最简单的流化床 气化炉。它只有一个流化床反应器，生物质燃料在 分布板上部加入，气化剂从气体分布板底部吹入， 在流化床上同生物质原料进行气化反应，生成的气 化气直接由气化炉出口送入净化系统中，反应温度 一般控制在600~1000。鼓泡流化床气化炉流化速度 较慢，比较适合颗粒较大的生物质原料。但是存在 飞灰和炭粒夹带严重、运行费用较大等问题。
6.5.2.2循环流化床气化炉
与鼓泡流化床气化炉的主要 区别是，循环流化床流化速度较 高，燃气中含有大量的固体颗粒 ，在气化器出口处，设有旋风分 离器。未反应完的炭粒，经过旋 风分离器后，通过料腿，返回流 化床，再重新进行气化反应，提 高了碳的转化率。循环流化床气 化炉的反应温度一般控制在 600~900。它适用于较小的生物质 颗粒，在大部分情况下，可以不 必加流化床热载体。
6.5.2.3双流化床气化炉
双流化床气化炉分为两个组成部分，即第一级反应器和第二级反应 器。在第一级反应器中，生物质原料发生热分解反应，生成气体排出后 ，送入净化系统。同时生成的炭颗粒分离后经料腿送入第二级反应器， 在第二级反应器中炭进行氧化燃烧反应，使床层温度升高，经过加温的 高温床料，通过料腿返回第一级反应器，从而为第一级反应器提供热源 ，双流化床气化炉碳转化率较高。 双流化床系统把 燃烧和气化过程分开， 两床之间靠热载体即 流化介质进行传热， 两床间需要有足够稳 定的物料循环量，以 保证有足够连续的热 量供气化吸热。
下吸式气化炉的结构原理图
生物质从气化炉的上部加入，新生物质落在物质最上层，处在干燥 区内，在这里由于受内胆的热辐射，生物质内的水分吸收热量被蒸发， 变成干物料。之后随着下部物料的氧化消耗向下移动到热分解区，热分 解区的温度高到可以让热分解反应发生干生物质开始发生热分解反应生 成炭、气体和焦油等。生成的炭随着物料的消耗而继续向下落入氧化区 。作为气化剂的空气，一般在氧化区加入。在该区，由热分解区生成的 炭与气化剂中的氧进行燃烧反应生成一氧化碳、二氧化碳，并放出大量 的热能，这是生物质气化全过程的保证。没有反应的炭继续下落进入还 原区。在还原区内二氧化碳被还原成一氧化碳；炭还与水蒸气反应生成 氢气和一氧化碳，灰渣则排入灰室中。生成的可燃气流过炉栅进入外腔 后被导出。炉体中温度分布大致为：干燥区温度为100~300，裂解区温度 为500~700，氧化区温度达1000~1200，还原区的温度为700~900。 在干燥区和热分解区生成的一氧化碳、二氧化碳、氢气、焦油等产 物一起通过下面的氧化和还原区。由于氧化区温度高，焦油在通过该区 时发生裂解，变为可燃气体，因而下吸式气化炉产出的可燃气热值相对 较高，而焦油含量相对较低。
横吸式气化炉的结构原理图
横吸式气化炉的主要特点是有一个通过单管进风 喷嘴的高速、集中鼓风实现的高温燃烧区，在高 温燃烧区，温度可达2000以上，进风管需要用水 或少量的风冷却；高温区的大小由进风喷嘴的形 状和进气速度决定，不宜太大或太小。 横吸式气化炉的结构紧凑，启动时间短，负荷适 应能力强。但是燃料在炉内停留时间较短，影响 燃气质量；炉中心温度高，超过了灰分的熔点， 容易造成结渣，而且炉子还原层容积小，二氧化 碳转化为一氧化碳的机会变少，燃气的质量变差 。
6.5.1.3 横吸气化炉
横吸式气化炉也称为平吸式 气化器，生物质原料从气化炉顶 部加入，灰分落入下部的灰室。 横吸式固定床气化炉的不同之处 在于它的气化剂由气化炉的侧向 提供，产出气体从对侧流出，气 流横向通过氧化区，在氧化区及 还原区进行热化学反应，反应过 程同其他固定床气化炉相同，但 是反应温度很高，容易使灰熔化 ，造成结渣，所以该种气化炉一 般用于灰含量很低的物料，如木 炭和焦炭等。
生物质气化炉
固定床气化炉
流化床气化炉
下吸式气化炉
上吸式气化炉
流化床气化炉
循环流化床气化炉
横吸式气化炉
开心式气化炉
双流化床气化炉
横带床气化炉