不同形式的循环流化床生物质气化炉_刘鑫

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1、第４３卷第１期锅炉技术Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．１２０１２年１月ＢＯＩＬＥＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＪａｎ．，２０１２不同形式的循环流化床生物质气化炉刘鑫１，２，陈文义１，２，范晓旭３，孙娇１，，ＳｈｕｓｈｅｎｇＰａｎｇ４（１．河北工业大学过程装备与控制工程系，天津３００１３０；２．河北工业大学工程流动与过程强化研究中心，天津３００１３０；３．山东省科学院能源研究所，山东济南２５００１４；４．坎特伯雷大学木材技术研究中心，新西兰）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，更适用于工业化生产，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

2、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；双流化床中图分类号：ＴＫ６文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－４７６３（２０１２）０１－００３３－０５后经分离器分离后进入下降管，再经回料器回送０前言至炉膛底部继续流化。外循环流化床循环效率随着全球能源与环境问题的日益凸显，迫切高，负荷易调节，床内无埋管。国外外循环流化地需要我们对生物质能源进行开发、研究和利床在生物质气化领域的应用始于１９世纪末，其用。生物质气化技术将成为未来１０至２０年内最技术较为成熟和完善，已经被广泛应用于工业化为可行的技术之一，

3、同时也是国际上生物质能源生产。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，欧美国家开始大力发展更为先进的循环流化床生物质气化技术，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，产气热值更高，生产能力和强度更大，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，从２０世纪９０年代开始，中国科学院广州能源研究所、浙江大学、中国科技图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Ｌｕｒｇｉ公司于１９８６年在奥地利Ｐｏｌｓ开发了世界上第一台工业循环流化床气化炉，气化１流化床

4、生物质气化炉树皮产生燃料气；瑞典的ＳｙｄｋｒａｆｔＡＢ公司于应用于生物质气化技术领域的循环流化床１９９６年建立了世界上第一座完整的使用木材作主要有外循环流化床，内循环流化床和双流为燃料的ＩＧＣＣ气化发电厂；意大利ＴＨＥＲＭＩＥ化床。ＥＮＥＲＧＹＦＡＲＭ生物质示范电厂于２００２年在１．１外循环流化床生物质气化炉Ｃａｓｃｉｎａ建成，其均基于外循环流化床生物质气化技术。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，循环灰分离器和加拿大不列颠哥伦比亚大学与华中科技大飞灰回送装置。其装置如图１所示。外循环流学于２００４年合作研究了外循环流化床中的生物［１］化床的飞灰分离器布置在床外

5、，灰分从炉膛溢出质气化过程，并得到了与实验数据相吻合的平收稿日期：２０１０１０１６作者简介：刘鑫（１９８６），男，硕士生，主要从事生物质循环流化床气化技术研究。３４锅炉技术第４３卷衡模型。中国科学院广州能源研究所的原晓华，周肇［４］中国科学院广州能源所从"六五"开始承担秋，马隆龙等从２００５年开始对隔板式内循环相关国家研究课题，进行了许多循环流化床生物流化床中生物质气化过程进行实验研究，分别采质气化的研究，并于２００７年来建造了５．５ＭＷ用稻壳和锯末进行了热模气化实验。［２］生物质气化联合循环发电示范电站，山东省科１．２．２锥形内循环流化床学院能源研究所和中国科技大学的陈平等也分锥形内循环

6、流化床结构较为简单，物料在提别对生物质外循环炉的热电技术和实验特性进升管内进行反应后，进入放大段，由于气速降低，曳行了研究。力大大减弱，加上挡板的碰撞和拦截作用使其发生１．２内循环流化床生物质气化炉转向和回落，从而沿壁回流至塔底浓相区，并再次内循环流化床是一种较新型式的流化设被气流裹挟向上运动，实现大部分颗粒的内循环。备。近年来在生物质气化领域被逐渐采用，其中国林业科学研究院林产化学工业研究所主要通过非均匀布风来实现床内颗粒的大尺度于开发了内循环锥形流化床气化炉用来进行秸［５］内部循环，增强了物料横向混合，延长了颗粒物秆富氧气化实验。但该项研究其它后续报道料在床内的停留时间，并且有利于燃料

7、在床内较少，其气化装置如图３所示。稳定、快速的燃烧，从而使床料的燃烧过程更稳定、充分。Ｆｒｅｅｄｍａｎ和Ｍｅｒｒｙ首先提出了用不均匀布风来实现床内颗粒的大规模循环，并用液体进行了试验。目前，国内外学者研究的内循环流化床主要有隔板式内循环流化床、锥形内循环流化床、提升管式内循环流化床和非均匀布风式内循环流化床。图３林产化学工业研究所开发的１．２．１隔板式内循环流化床内循环锥形流化床气化炉隔板式内循环流化床是近年来被广泛研究