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1.前言
山東藍沐非潔凈生物質氣化爐主要以生物質(木(塊)片、竹(塊)片、稻殼壓塊、秸稈壓塊等)為原料,以蒸汽、空氣為氣化劑,在不需要外加能源和添加劑、助劑等任何化學藥品的條件下,通過熱化學反應將生物質中纖維素、半纖維素、木質素大分子轉化成小分子的生物質可燃氣、小分子的生物質炭和小分子的液體過程。生物質可燃氣的主要可燃成分為CO、H2、CH4,還有極少量的CnHm(n>1)??蓮V泛應用于工農業生產的各個領域,如發電、供氣、供暖(替代生物質燃燒)等。同時得到的生物質炭具有發達的孔隙結構,對果木廢料、果殼類等灰分含量較少的生物質炭制成活性炭系列產品,其用途廣泛,秸稈等灰分含量高的生物質可以作為炭基肥料;得到的液體產物還回氣化爐再氣化,解決了一百多年來傳統生物質氣化廢渣、焦油、廢水的世界性難題。實現了能源的清潔化轉化利用,能源轉化效率高,前景廣闊。
2.氣化原理
干燥層(100~150℃):
物料脫水干燥,大部分水分在105℃以下析出,然后快速升溫。
熱解層(核心區300~700 ℃ ):
溫度達到160 ℃ 以上,高分子有機物開始發生吸熱的不可逆熱分解反應,溫度越高反應越激烈。
產物為復雜的混合氣體和固態碳,其中,混合氣體至少包括數百種碳氫化合物,有些可在常溫下冷凝成焦油。
還原層(吸熱反應,核心區700~900 ℃ ):
C+CO2→2CO △H=172.47kJ
C+H2O(g)→CO+H2 △H=131.30kJ
C+2H2O(g)→CO2+2H2 △H=90.17kJ
C+2H2→CH4 △H=-74.81kJ
CO+H2O(g)→CO2+H2 △H=41.17kJ
氧化層(放熱反應,核心區1000~1200 ℃ ):
C+O2→CO2 △H=-408.8kJ
2C+O2→2CO △H=-246.44kJ
3.生物質氣體組成
CO 28~32%
CO2 10~12%
H2 10~15%
CH4 2~5%
O2 <0.8%
N2 49~51%
4.工藝流程
生物質原料通過皮帶機/雙絞籠、斗提機上料至爐頂料倉,并由料倉加料至氣化爐本體,爐頂料倉上部設有進料閥,下部設有出口卸料閥。上料前關斷卸料閥防止爐內燃氣反竄,打開進料閥將生物質原料進料至爐頂料倉;進料完畢后關斷進料閥,待爐內需要打開卸料閥時,將生物質原料送入氣化爐內。爐頂料倉設計存量滿足氣化爐連續運行給料需求。
生物質原料進入氣化爐后,由上至下依次經過干燥區、熱解區、還原區和氧化區,發生相關物理化學反應,生成生物質燃氣、生物質灰和生物質液,生物質燃氣供鍋爐燃燒供熱、生物質灰在氣化爐底冷卻后定期排出。
空氣、蒸汽氣化劑以一定的流量從氣化爐底部的進氣口送入,在經過生物質炭層時與高溫生物質炭進行熱交換并反應,被加熱的熱氣體進入氣化爐底部的氧化區同熾熱的生物質發生氧化反應,同時放出熱量,為氧化區之上的生物質還原、裂解等物理化學過程提供熱源。
氣化爐內還原區生物質燃氣,由集氣管引出到旋風除塵器,除掉生物質燃氣內顆粒后進入換熱器。換出300℃以上得熱空氣去烘干原料水分,減少生成的木醋液,同時提高了產氣率。
氣化爐內熱解區產生的生物質燃氣,向上流動,經過干燥區后,經料層過濾和吸熱后,降溫至150℃以下,并從氣化爐頂部燃氣出口排出,與還原氣混合后由引風機打入窯爐使用。
生物質燃氣由增壓風機輸送至生物質燃氣鍋爐等燃燒器進行高效燃燒。
5.生物質原料要求
木片或其他生物質壓塊原料
a原料綜合含水率:≤20%,最大含水率:≤35%;
b原料粉塵含量:≤3%,不達要求需過篩處理;細粉壓制成生物質塊;
c原料泥沙等雜質含量:≤2%;
d尺寸為長寬:30~100mm,厚:10~20mm,不能為粉狀;
e 熱值≥3000大卡/kg
6.設備特點
(1)氣化效率高,配合高效率的燃氣鍋爐,可以獲得較高的熱能利用效率。
(2)全天不間斷作業(也方便臨時幾個小時到幾天的停爐,再啟動運行),運行穩定,保證客戶生產和用熱可靠、連續性。
(3)氣化爐體內全密封、呈微正壓運行,多級防爆,安全可靠。符合國家安全指引。
(4)燃料適應性強,含水率小于30%的生物質都可以實現氣化燃燒,降低了供熱蒸汽的燃料成本。
(5)氣化爐可根據具體項目和客戶需要,通過合理設計氣化爐爐膛直徑、高度及氣化爐的系統設備,保證爐內優良的氣化條件及生物質在爐內的停留時間,控制生物質燃氣、生物質炭、生物質液比例,生物質炭可根據生物質原料不同分別用于制作燒烤炭、活性炭等,無固體廢棄物和廢水污染,實現生物質綠色、循環、高效、高值化并綜合利用。
(6)生物質燃氣幾乎不含硫,潔凈燃燒后,氮氧化物、飛灰含量極低,生物質中的大部分碳、硫、氮及中微量元素保留在生物質炭中,燃燒中采用低氮燃燒控制技術,實現達標排放。經常規的煙氣處理手段,很容易實現達標排放。
(7)建設工期短,供熱成本低,生物質氣化供熱技術,使燃氣費用通常比天然氣低,經濟性好。
(8)雙出口,分段凈化。
(9)特殊結構,氣化爐內干燥、熱解更加充分,氣化效果更好。
(10)可用于對氣源潔凈度要求不是特別高的行業。換熱效果好,換出的熱量可用于烘干原料水分。提高產氣率,降低廢液(木醋液)的產生。
7. 產品規格型號
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