生物质气化技术的特性及装置
2009年11月02日
固体物料的热化学分解、气化是其燃烧的特殊形式。物料的完全燃烧是在空气充足的条件下实现的，它的最终产物是CO2和H2O。在空气不足的情况下，物料也会燃烧，但这种燃烧属于不完全燃烧，它的燃烧产物是CO、H2和挥发物中的重分子CnHm。对完全燃烧来说，它们是中间产物，而这些产物都是可燃气体。
参加燃烧的空气比例，即"空燃比"，当达到一个适当值时，如空气量只有完全燃烧时的1/4，此时的中间产物CO等，将接近最大值，于是这一中间产物便有了适用价值，成为可燃气体，也叫煤气。这部份空气在气化反应室的局部物料中可发生完全燃烧，生成气化反应所需的热量，也叫反应热，成为反应的热源或动力源。这一局部热起动了燃烧层周围燃料的活化性，出现了吸热夺夺氧的"还原反应"。还原阶段的完善直接影响能量流--气化显热和气化潜热的比例，最终体现在煤气可燃成份CO、H2、CH4、CnHm含量上。因此，控制煤气质量意味着控制反应过程产生最小的显热和最大的潜热--可燃煤气成分，得到"两高两低"即可燃气万分，得到"两高两低"即可燃气成分含量高，煤气热值高和焦油含量低，水污汽含量低的优质煤气。
生物质气化过程两大关键技术是氧化和还原。氧化的份量太大就接近燃烧，显热成分过高，炉体过热，气化炉就变得象是燃烧炉；相反的情况是空气太少。氧化的份量太小，反应温度过低，只冒油烟和水汽，气化装置类似炭化炉，还原的条件（温度）不够，达不到气化条件，两者都不能产气。
反应温度和反应介质（空气）的份量成为两大气化要素，可以说："气化物料是基础，反应温度是条件，空气份量是关键。"
在煤气发生炉中，气化物料（如木块或秸秆、柴草）由上而下运动，空气由下而上流动，产生的煤气由上部出气口输出。反应物料与煤气流动方向相反，这叫上吸式煤气发生炉。这是最早的形式。
气化物料在上吸式气化发生炉中，其气化过程经历5个阶段，即干燥、干馏、还原、氧化和积灰。从静态看，分为干燥层、干馏层、还原层、氧化层和灰层。
空气自气化炉下部进入，经过炉栅，炉栅以上炉膛和燃料仓内都装满了可燃物料。从下部点火后，开始在下部燃烧。由于局部空气充分，发生完全燃烧，产生大量的燃烧热，这一层叫燃烧层，也叫氧化层，最高温度可达1300℃，其厚度150~250mm。燃烧层是气化反应的热源--反应动力之源。其上为还原层，最高温度约为700~800℃，厚度为250~350mm。此处发生高温炭分子的还原反应，是吸热过程。
即：2C+O2→2CO-热量和C+CO2→2CO-热量，实际是缺氧燃烧，于是产生了可燃成份CO。
参加燃烧的空气比例，即"空燃比"，当达到一个适当值时，如空气量只有完全燃烧时的1/4，此时的中间产物CO等，将接近最大值，于是这一中间产物便有了适用价值，成为可燃气体，也叫煤气。这部份空气在气化反应室的局部物料中可发生完全燃烧，生成气化反应所需的热量，也叫反应热，成为反应的热源或动力源。这一局部热起动了燃烧层周围燃料的活化性，出现了吸热夺夺氧的"还原反应"。还原阶段的完善直接影响能量流--气化显热和气化潜热的比例，最终体现在煤气可燃成份CO、H2、CH4、CnHm含量上。因此，控制煤气质量意味着控制反应过程产生最小的显热和最大的潜热--可燃煤气成分，得到"两高两低"即可燃气万分，得到"两高两低"即可燃气成分含量高，煤气热值高和焦油含量低，水污汽含量低的优质煤气。
生物质气化过程两大关键技术是氧化和还原。氧化的份量太大就接近燃烧，显热成分过高，炉体过热，气化炉就变得象是燃烧炉；相反的情况是空气太少。氧化的份量太小，反应温度过低，只冒油烟和水汽，气化装置类似炭化炉，还原的条件（温度）不够，达不到气化条件，两者都不能产气。
反应温度和反应介质（空气）的份量成为两大气化要素，可以说："气化物料是基础，反应温度是条件，空气份量是关键。"
在煤气发生炉中，气化物料（如木块或秸秆、柴草）由上而下运动，空气由下而上流动，产生的煤气由上部出气口输出。反应物料与煤气流动方向相反，这叫上吸式煤气发生炉。这是最早的形式。
气化物料在上吸式气化发生炉中，其气化过程经历5个阶段，即干燥、干馏、还原、氧化和积灰。从静态看，分为干燥层、干馏层、还原层、氧化层和灰层。
空气自气化炉下部进入，经过炉栅，炉栅以上炉膛和燃料仓内都装满了可燃物料。从下部点火后，开始在下部燃烧。由于局部空气充分，发生完全燃烧，产生大量的燃烧热，这一层叫燃烧层，也叫氧化层，最高温度可达1300℃，其厚度150~250mm。燃烧层是气化反应的热源--反应动力之源。其上为还原层，最高温度约为700~800℃，厚度为250~350mm。此处发生高温炭分子的还原反应，是吸热过程。
即：2C+O2→2CO-热量和C+CO2→2CO-热量，实际是缺氧燃烧，于是产生了可燃成份CO。