生物質(zhì)氣化反應(yīng)裝置，生物質(zhì)氣化包括干燥、熱解、氧化和還原反應(yīng)。生物質(zhì)氣化技術(shù)是通過(guò)熱化學(xué)反應(yīng)將固態(tài)生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為氣體燃料的過(guò)程。生物質(zhì)氣化過(guò)程是復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化過(guò)程。它通過(guò)氣化裝置的熱化學(xué)反應(yīng)，可將低品位的固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成高品位的可燃?xì)?。生物質(zhì)氣化有多種形式。如果按氣化介質(zhì)分，可分為使用氣化介質(zhì)和不使用氣化介質(zhì)，其中使用氣化介質(zhì)的技術(shù)又分為干餾氣化、空氣氣化、氧氣氣化、水蒸氣氣化和氫氣氣化等。目前應(yīng)用廣泛的是空氣氣化。如果按產(chǎn)氣的用途來(lái)分，可分為生物質(zhì)氣化供氣技術(shù)、供熱技術(shù)、發(fā)電技術(shù)和合成化學(xué)品技術(shù)等。
生物質(zhì)氣化反應(yīng)裝置，生物質(zhì)氣化是一個(gè)較多復(fù)雜的反應(yīng)的集合，從宏觀來(lái)說(shuō)，都可分為干燥、熱解、氧化(燃燒)和還原四個(gè)反應(yīng)階段。干燥是個(gè)簡(jiǎn)單的物理過(guò)程，主要發(fā)生在100~150℃之間，整個(gè)過(guò)程需要吸收大量的熱。當(dāng)溫度達(dá)到15℃以上，生物質(zhì)開(kāi)始發(fā)生熱解，析出揮發(fā)分，留下木炭，構(gòu)成進(jìn)一步反應(yīng)的床層。
生物質(zhì)熱解的氣體產(chǎn)物有CO、CO2、CH4、H2等，會(huì)與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)(燃燒)，發(fā)出大量的熱，為干燥、熱解和還原反應(yīng)提供足夠熱量，維持整個(gè)氣化過(guò)程的持續(xù)性。氧化反應(yīng)(燃燒)產(chǎn)生的水蒸氣和CO2等會(huì)與碳反應(yīng)生成H2和CO，從而完成固體燃料向氣體燃料的轉(zhuǎn)變，此過(guò)程為還原反應(yīng)(吸熱反應(yīng))，溫度越高，反應(yīng)越激烈，當(dāng)溫度低于800℃后反應(yīng)基本處于停滯狀態(tài)。固定床氣化爐中，生物質(zhì)燃料經(jīng)歷干燥、熱解、氧化(燃燒)和還原后轉(zhuǎn)化成可燃?xì)怏w。根據(jù)氣化劑供給位置和流過(guò)燃料層的順序，有上吸式、下吸式、橫吸式和開(kāi)心式，主要使用前兩種氣化爐。上吸式氣化爐反應(yīng)層由上到下依次為干燥層、熱解層、還原層和氧化層。生物質(zhì)從頂部加入氣化爐中，首先被燃?xì)饧訜岣稍铮缓笫軣岚l(fā)生熱解，析出大量揮發(fā)分，固體炭依次進(jìn)人下方的還原層和氧化層。氣化劑則是從下部供給，首先與固體炭進(jìn)行氧化反應(yīng)，放出熱量使氣流和床層溫度迅速升高，氣流中全是燃燒產(chǎn)物。進(jìn)人還原層后，燃燒產(chǎn)物與炭發(fā)生還原反應(yīng)，吸熱使得溫度降低，當(dāng)溫度降低到800℃以下，反應(yīng)速率變得緩慢以至停止。氣流繼續(xù)上行，為燃料熱解和干燥提供熱量。下吸式氣化爐反應(yīng)層由上到下依次為干燥層、熱解層、氧化層和還原層。根據(jù)氣化劑供給的位置不同，有兩種形式的下吸式氣化爐：一是帶有中間縮口段的下吸式氣化爐，氣化劑由中部的縮口段偏上供入；二是無(wú)中間縮口段的下吸式氣化爐，氣化劑由上部供入。下吸式氣化爐的工作原理與上吸式基本相同，只是燃料干燥和熱解所需的熱量來(lái)自下部的氧化層。
生物質(zhì)氣化是在一定的熱力學(xué)條件下，將組成生物質(zhì)的碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為含CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w的過(guò)程。為了提供反應(yīng)的熱力學(xué)條件，氣化過(guò)程需要供給空氣或氧氣，使原料發(fā)生部分燃燒。氣化過(guò)程和常見(jiàn)的燃燒過(guò)程的區(qū)別是燃燒過(guò)程中供給充足的氧氣，使原料充分燃燒，目的是直接獲取熱量，燃燒后的產(chǎn)物是二氧化碳和水蒸氣等不可再燃燒的煙氣；氣化過(guò)程只供給熱化學(xué)反應(yīng)所需的那部分氧氣，而盡可能將能量保留在反應(yīng)后得到的可燃?xì)怏w中，氣化后的產(chǎn)物是含CO、H2、CH4和低分子烴類的可燃?xì)怏w。
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