生物质高温气化实验研究

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1、生物质高温气化实验研究蒋绍坚.，张灿，匡中付，林竹，蒋受宝(中南大学能源科学与工程学院，长沙，410083)摘要:提出一种生物质高温气化新方法。选取木屑为气化物料，在700'C.800℃和1000℃进行高温气化实验。实验表明:高温气化有利于提高合成燃气热值，强化气化反应;合成燃气中C02和C.Hy含量及热值随温度的变化规律与理论结果基本吻合:获得的燃气热值达到6.19MJ/m3.证实了生物质高温气化技术的可行性。.关键词:生物质:高温空气气化:卵石床;热值0前言高温空气气化技术a.21(HighTemperatureAirGasification

2、,HTAG)是上世纪90年代发展起来的能源利用领域的高新技术。HTAG气化系统由于采用了高温空气气化工艺和新型的气化炉，可处理各类热值的燃料，包括低热值煤、工业废弃物、城市生活垃圾以及生物质等，而且产出的燃气热值较高;燃气中焦油含量少和灰尘含量低;反应的二口恶英和NOx生成受到抑制;结构简单、经济性好等〔3,41.我国是农业大国，生物质燃料分布极其广泛，总量也十分巨大，仅农村每年产生的生物质燃料就可折合为2.7X109t标准煤，占农村总能耗的40%左右，其中秸秆产量超过7X10't，谷壳4X10't。但是，目前生物质的利用程度并不高，利用率也很低

3、，大量的生物质燃料被白白浪费。气化将成为今后生物质燃料利用的发展趋势。利用高温空气气化技术处理诸如城市生活垃圾、部分工业垃圾、‘医疗垃圾、生物质废料、造纸厂污泥以及低热值煤等固体废弃物，不仅可有效地处理这些废弃物，而且可以实现资源优化利用，变废为宝‘51。高温空气气化技术具有结构简单、紧凑，操作灵活，气化效率及系统热效率高，经济性好等特点，是一项值得推广应用的新气化技术。可以预测该技术的使用将缓解环境污染压力，提高我国低品位、低密度、低热值固体燃料能源集中利用的水平。本课题组致力于对高温气化可行性的研究，且己申请了“一种处理低热值燃料的气化方法及

4、其装置”发明专利，并已建起高温空气发生器中试装置，积累了可靠的高温气化剂生成运行经验。本文借助研制的高温气化器中试装置进行实验，探讨高温气化技术的优势，获得高温气化反应的有效数据，从定量分析的角度说明高温气化技术的可能性和可行性.1实验装置高温气化实验系统主要包括高温空气发生器、卵石床气化器、测试系统和动力系统四个部分。该系统的关键设备为卵石床高温气化器，图1为气化实验简图。发生器利用高温空气燃烧技术产生高温空气，物料与高温空气在卵石床气化器中发生气化反应，物料中可气化成分由于气化变为气体，即产生了可燃气体:其余成分经反应加热到熔融状态，与可燃气

5、体一起通过卵石床，进入熔渣室，在熔渣室内气固两相分离。燃气经过侧部管道被引用，经冷却净化后经风机送至用户。熔渣则经底部排渣管道排出。实验步骤为:选取木屑作为气化原料。布置整个气化系统的管路、线路，安装测量仪器设备，调节好鼓风机、排烟机及燃气引风机开度，启动高温空气发生器。发生器产生的艘气琴发扳RM}高温空气和气化炉自身加热器对气化炉加热，当气化炉各点的温度达到一定程度时，用与热电偶相连的数字显示仪表记录下来。此时，关闭气化炉自身加热器，只供入高温空气，排波+困!商沮气化实珍简图wFigure.1HTAGSketch同时将称量后的木屑从加料口投入到

6、气化器中。利用KM9106型气体成分分析仪对合成燃气进行采样分析，测定其成分。2气化器的优势气化器里发生高温气化反应。气化器压力为常压，气化温度始终保持高于灰熔点。操作时控制高温空气流量，实现低空气系数条件下发生气化反应.气化主反应为C+C=H2=+2+O2+N2-+CO+CO2+H2+HZO+N2+Q1，气化副反应为C+q热，:+H2O-i}CO+H:一坯.主反应放热Q;要超过副反应吸热必，以维持高于灰熔点的气化温度，使得灰渣以熔融状态流出气化器。3实验条件进行生物质高温空气气化时，选取木屑为气化原料。经分析后，木屑组成及热值如表1所示。表1木

7、屑的元素分析及热值原元素成分/%·H20y/%Ql/kJ'kg'料C'0HaN“S'0OaASH'0木48.96.50043.70.913.118305为了验证高温对气化效果的影响，分别在气化器内温度大约为7001C,800℃和1000℃三个工况下进行投料气化实验。真实温度则通过测温系统得到。卵石床气化器各段温度采用3根S分度号铂锗一铂热电偶测量(测温范围0-1300'C，允许偏差为士1.5*C)。补偿导线和显示仪表保持一致，T,,几和乃即3个MCT100型数字显示仪表显示的温度，如图1示。各工况下气化器内温度见表20表2气化器内各段温度测量值温

8、度/℃实验’·投料量瓜9T,TT3工况17927827457025235081.0工况29118851007--784624-5711.