不同形式的循环流化床生物质气化炉

于开发 了 内循 环 锥 形 流 化 床 气 化 炉 用 来 进 行 秸 秆 富氧 气化 实 验 ｌ 。但 该 项 研 究 其 它 后 续 报 道 ＿ ５ ］
较 少 ， 气 化 装 置 如 图 ３所 示 。 其
稳 定 、 速 的燃 烧 ， 而 使 床 料 的 燃 烧 过 程 更 稳 快 从
负荷 。
图 ３ 林 产 化 学 工 业 研 究 所 开发 的 内 循 环 锥 形 流 化 床 气 化 炉
１ ２ ３ 提 升管 式 内循环 流 化床 ．． 提 升管式 内 循 环 流 化 床 是 在 气 体 喷 嘴 上 设 置提 升管 ， 部 的“ ” 管相 当 于分 离 器 ， 效 地 顶 Ｔ 型 有 使颗 粒 分 离 落 人 床 内 ， 围 的环 形 区 域 为 下 降 周 段 ， 粒 由提 升 管 底 部 进 入 管 内 ， 成 循 环 。 目 颗 形
转 向和 回落 ， 而 沿壁 回流至 塔底 浓 相 区 ， 再 次 从 并 被气 流裹挟 向上运动 ， 实现大部 分颗粒 的内循环 。
中 国林 业 科 学 研 究 院 林 产 化 学 工 业 研 究 所
内循 环 流 化 床 是 一 种 较 新 型 式 的 流 化 设
备 。近年 来 在 生 物 质 气 化 领 域 被 逐 渐 采 用 ， 其 主 要 通 过 非 均 匀 布 风 来 实 现 床 内颗 粒 的大 尺 度 内部 循 环 ， 强 了 物 料 横 向混 合 ， 长 了颗 粒 物 增 延 料 在 床 内 的 停 留 时 间 ， 且 有 利 于 燃 料 在 床 内 并
作 者 简 介 ： 鑫 （９ ６一 ， ， 士生 ， 刘 １８ ）男 硕 主要 从 事 生 物 质 循 环 流 化 床 气 化 技 术 研 究 。
３ ４
锅 炉 技
术
第４ ３卷
衡模 型 。 中国科学 院 广 州 能 源 所 从 ” 五 ” 始 承 担 六 开 相关 国家 研究 课 题 ， 进行 了许 多 循 环 流 化 床 生物 质气 化 的研 究 ， 于 ２ ０ 并 ０ ７年 来 建 造 了 ５ ５Ｍｗ ． 生物 质气 化联 合 循 环 发 电 示范 电站口 ， ］ 山东 省科 学 院能 源研 究 所 和 中 国科 技 大 学 的 陈 平 等 也 分 别对 生物 质 外 循 环 炉 的热 电技 术 和 实 验 特 性 进
图 １ 外 循 环 流 化 床 气 化 装 置
大学 和东 南 大 学 等 单 位 逐 步 开 展 了 对 循 环 流 化
床气 化装 置 的研究 和应 用 。
德 国 Ｌ ｒｉ 司于 １８ ｕｇ 公 ９ ６年 在 奥 地 利 Ｐ ｌ ｏｓ开
１ 流 化 床 生物 质 气 化 炉
应 用 于 生 物 质 气 化 技 术 领 域 的 循 环 流 化 床 主要 有 外 循 环 流 化 床 ， 循 环 流 化 床 和 双 流 内
（ ．河 北 工业 大学 过 程装 备 与 控 制 工 程 系 ，天 津 ３ ０３ ； ２ １ ０１ ０ ．河北 工 业 大 学 工 程 流 动 与 过程 强 化 研 究 中 心 ，天 津 ３０３ ； ３ ０ １ ０ ．山 东 省 科 学 院 能 源 研 究 所 ， 山东 济 南 ２ ０ １ ； ４ ５ ０ ４ ．坎 特 伯 雷 大 学 木 材 技 术 研 究 中 心 ，新 西 兰 ）
流 速可 以控 制 固体循 环 率 。
属 于提 升管 式 内循环 流化 床 ， 图 ４所示 。 如
分
空气
图 ２ 意大 利拉 奎 拉 大 学 设 计 的 隔板 式 内 循 环 冷 模 试 验 装 置
图 ４ 华 南 理 工 大学 研 究 采 用 的 提 升 管 式 内循 环 流 化 床
第 １ 期
刘 鑫 ， ： 同 形式 的循 环 流 化 床 生 物 质 气 化 炉 等 不
３ ５
１ ２ ４ 非均 匀开 孔式 内循 环 流化 床 ．． 非 均 匀开 孔 式 内 循 环 流 化 床 主 要 特 点 是 只 有 １ 风 室 ， 过不 同 的开 孔 率来 达 到 非 均 匀 布 个 通
备 也有 一定 的前 景 ， 目前 尚未有 文献 报道 。 但
１ ３ 双 流 化 床 厂 ， 目前 已经 投产 ， 其装
置 基 本 与 Ｈｏｂｕ ｒ 出 的相 同 。 ｆａｅ 提
双 流化床气 化装 置 主要是 由两级 反应 器组 合 而成， 从而将 生物质 的燃 烧和气 化过程相对分 离开 来 ， 热解产 生的可燃气体 不会被燃 烧产生 的烟气 使 所稀 释 ， 因此 可 以得到 纯净度更 高的可燃气体 。 国外生 物质 双 流化 气 化 技 术 主 要是 在 ２ Ｏ世 纪 才开 始逐 步 发 展 起 来 ， 国 ， 拿 大 ， 地 利 ， 美 加 奥 新西兰， 日本 等 许 多 国 家 在 该 项 技 术 上 较 为 领 先 ， 目前 已知 文 献 来 看 ， 早 提 出 双 流 化 床 概 从 最 念 的是 日本 的 Ｄ ．Ｋｕ ｉ博 士 ， 于 １ ７ ｎｉ 并 ９ ５年 建 立 了实验 装 置 并 着 重 关 注 了 气 化 区 和 燃 烧 区 的 完 全 密 封 。法 国南 希 大 学 Ｄｅ ｌ ｅＸ 等 于 １ ８ ｇｉ ｓ ９ ５年 合 作建 立 了小型 的工 业 化装 置 。
定 、 分 。 充
Ｆ ｅｄ ｎ和 Ｍ ｅｒ 先 提 出 了 用 不 均 匀 布 ｒｅ ｍａ ｒｙ首
风来 实现 床 内颗 粒 的 大规 模 循 环 ， 用 液 体 进行 并
了试 验 。 目前 ， 内外学 者研 究 的 内循 环 流 化 床 国
主要 有 隔 板 式 内 循 环 流 化 床 、 形 内 循 环 流 化 锥 床、 提升 管式 内循 环 流 化 床 和非 均 匀 布 风 式 内循
行 了研究 。
中 国科 学 院广 州 能 源研 究 所 的原 晓华 ， 肇 周 秋 ， 隆 龙 ｌ 等 从 ２０ 马 ４ ０ ５年 开 始 对 隔 板 式 内循 环 流 化床 中生 物质 气 化 过 程进 行 实 验 研 究 ， 别 采 分 用 稻壳 和锯 末进 行 了热模 气 化实 验 。
中 图分 类 号 ： Ｋ６ Ｔ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ １０ ６ （ ０ ２ ０ — ０ ３０ １ ７ —８ Ｘ ２ １ ） １０ ３ — ５
０ 前 言
随 着 全 球 能 源 与 环 境 问 题 的 日益 凸 显 ， 切 迫
后 经分 离器 分离 后 进入 下 降 管 ， 经 回料 器 回送 再
床 在生 物质 气 化 领 域 的 应 用 始 于 １ ９世 纪 末 ， 其
技术 较 为成 熟和 完 善 ， 已经 被 广 泛应 用 于工 业 化
生产。
提升管
各种 新形 式 的循 环 流化 床 气 化 装 置不 断 涌现 ， 其
原料 适应 性 更 强 ， 气 热 值 更 高 ， 产 能 力 和强 产 生 度更 大 ， 调节 范 围更 广 。国 内生 物 质 气 化 主要 采 用常 压 固定床 气 化炉 ， ２ 从 Ｏ世纪 ９ ０年代 开 始 ， 中 国科 学 院广 州 能 源 研 究 所 、 江 大 学 、 国科 技 浙 中
研究 和完善 ， 实验室 已建 成 １座 １ ０ｋ 生 物质 其 ０ ｗ
蒸 汽气化炉试 验系统 ， 已成 功运转 ２ 以上 。根 并 年
据 近年来 的报 道 ， 兰也 建 立 了一 座 名 叫 Ｍｉ ｎ 荷 ｌａ ｅ
风， 内部结 构简 单 ， 原料 粒 度 要 求 低 ， 用 于 城 对 多 市 固体 垃圾 的焚烧 ， 作 为 生 物质 的热 解 气 化 设 其
飞灰 回送 装 置 。其 装 置 如 图 １所 示 。外 循 环 流
学于 ２０ ０ ４年合 作研 究 了外 循 环 流化 床 中 的生 物 质气 化过 程［ ， １ 并得 到 了与 实 验数 据 相 吻 合 的平 ］
化床 的 飞灰分 离 器 布置 在 床 外 ， 分从 炉膛 溢 出 灰
收 稿 日期 ： ０ Ｏ一１ ２ｌ ０—１ ６
１ ２ ２ 锥 形 内循 环 流 化 床 ．．
锥 形 内循 环 流化 床 结 构 较 为 简 单 ， 料 在 提 物 升管 内进行反 应后 ， 进入 放大段 ， 由于气速 降低 ， 曳
力 大 大 减 弱 ， 上 挡 板 的 碰 撞 和拦 截 作 用 使 其 发 生 加
１ ２ 内循 环流 化床 生 物质 气化 炉 ．
前对 于提 升 管 式 内循 环 流 化 床 用 于 生 物 质 气 化
方 面的 报 道 在 国 内外 很 少 见 。华 南 理 工 大 学 的 Ｄ ｎ ｌｉ ｉ，Ｃ ＪｍＬ ｍ 对 内 循 环 流 化 床 冷 模 制 ｏ ｇａ Ｘ ｅ ． ｉ ｉ
氢装 置 内 的气 固循 环 流 动 进 行 了 研 究＿ ， 装 置 ６ 其 ］
摘
要 ： 循 环 流 化 床 生 物 质 气 化 炉 相 比固 定 床 生 物 质 气 化 炉 有 许 多 优 点 ， 适 用 于 工 业 化 生 产 ， 更 目前 在 生 物
质 气 化 领 域 应 用 的循 环 流 化 床 主 要 有 外 循 环 流 化 床 ， 内循 环 流 化 床 和 双 流 化 床 。介 绍 了 这 几 种 循 环 流 化 床 气 化 设 备 的典 型 结 构 和 研 究 进 展 ， 并对 其 各 类 循 环 流 化 床 气 化 装 置 的特 点 做 出 了分 析 和讨 论 。 关 键 词 ： 生 物 质 气 化 ；外 循 环 流化 床 ；内循 环 流 化 床 ；双 流 化 床
至 炉膛 底 部 继 续 流 化 。外 循 环 流 化 床 循 环 效 率
高， 负荷 易 调 节 ， 内无 埋 管 。 国外 外 循 环 流 化 床
地需 要 我 们 对 生 物 质 能 源 进 行 开 发 、 究 和 利 研 用 。生 物质 气化 技术 将成 为未 来 １ ０至 ２ Ｏ年 内最 为可 行 的技 术之 一 ， 同时 也 是 国 际上 生 物 质 能 源 研究 的热 门方 向 。对 于生 物 质 气 化设 备 来 说 ， 目 前世 界 上 应 用 最 广 泛 的 是 固定 床 气 化 炉 。 随着 科技 的进 步 和技 术 的 日趋 成 熟 ， 美 国家 开 始 大 欧 力发 展更 为先 进 的循环 流 化 床 生 物 质气 化 技 术 ，
化床。 １ １ 外 循 环 流 化 床 生 物 质 气 化 炉 ．
发 了世界 上第 一 台工 业 循 环 流化 床 气 化 炉 ， 化 气 树皮 产 生 燃 料 气 ； 典 的 Ｓ ｄ ｒｆ ＡＢ公 司 于 瑞 ｙ ｋ ａｔ １ ９ 年 建立 了世 界 上 第 一 座 完 整 的 使 用 木 材作 ９６ 为燃 料 的 Ｉ Ｃ气 化 发 电 厂 ； 大利 ＴＨＥ ＧＣ 意 ＲＭＩ Ｅ
第 ４ ３卷 第 １ 期
２１ ０ ２年 １月
锅 炉
技
术
Ｖｏ ． ３，ＮＯ １ １４ ．
Ｂ０Ｉ ＬＥＲ Ｔ ＥＣ Ｈ Ｎ ０Ｌ０Ｇ Ｙ
Ｊｎ ａ ．，２ １ ０２
不 同 形 式 的 循 环 流 化 床 生物 质 气 化 炉
刘 鑫 ，陈 文 义 ， 范 晓 旭。 ，孙 娇 ，Ｓ ｕ ｈ ｎ ａ ｇ ｈ ｓ ｅｇＰ ｎ
Ｅ Ｒ ＡＲ 生 物 质 示 范 电 厂 于 ２ ０ ＮＥ ＧＹ Ｆ Ｍ ０ ２年 在
Ｃ ｓｉａ 成 ， 均 基 于外 循 环 流 化 床 生 物 质 气 ａｃ 建 ｎ 其
化技 术 。 加拿 大不 列 颠 哥 伦 比亚 大 学 与 华 中科 技 大
外 循 环 流 化 床 是 最 为 常 见 的 生 物 质 气 化 装 置 。其循 环 回路 主要 包 括 炉膛 ， 环灰 分离 器 和 循
意 大 利 的拉 奎 拉 大 学 的 Ｐｅ ｏ Ｆ ｓｏｏ ｉｒＵｇ ｏｃ ｌ 等Ｅ 于 ２ ０ ３ ３ ０ ６年设 计 了 一 套 隔板 式 内循 环 流 化 床 生 物质 气化 冷模 装 置 并 进 行 了冷 态 实 验 ， 试 验 其
装 置 如 图 ２ 结 果 表 明 当 床 料 量 超 过 挡 板 上 沿 时 ， 颗粒 循 环开 始 发生 ， 过 调 节 挡 板 的位 置 和气 体 通
环流 化 床 。
１ ２ １ 隔板式 内循环 流化 床 ．． 隔板 式 内 循 环 流 化 床 是 近 年 来 被 广 泛 研 究 并 应 用 于生 物质 气 化领 域 的一 种 内循 环 流 化床 ， 该床 利 用 隔板将 反 应 器分 为 流化 床 和 移 动 床 ， 易 控制 颗 粒 的 循 环 速 率 ， 而 调 节 燃 烧 装 置 的 从