生物质电厂燃料运输_贮存及输送系统的设计研究.pdf

小型生物质气化炉基本设计方法
基础知识
一、各种炉型结构及特点——选型
1)固定床
①上吸式气化炉
优点是:
燃气在经过热分解层和干燥层时,将热量传递给物料,用于物料的热分解和干燥,同时降低其自身的温度,使炉子热效率大大提高;
热分解层和干燥层对燃气有一定的过滤作用,所以出炉的燃气中只含有少量灰分;结构简单,加工制造容易,炉内阻力小。
缺点是:
原料中水分不能参加反应,减少了燃气中H和碳氢化合物的含量,气体与固体逆向流动时,物料中的水分随产品气体带出炉外,降低了气体的实际热值,增加了排烟热损失;
热气体从底部上升时,温度沿着反应层高度下降,物料被干燥与低温度的气流相遇,原料在低温(250~400oC)下进行热分解,导致焦油含量高。
②下吸式气化炉
优点是:
气化强度较上吸式高;
工作稳定性好;可随时开盖添料;
由于氧化区在热解区与还原区之间,因而干馏和热解的产物都要经过氧化区,在高温下裂解成H2和CO等永久性小分子气体,使气化气中焦油含量大大减少。
缺点是:
由于炉内的气体流向是自上而下的,而热气流的方向是自下而上的,致使引风机从炉栅下抽出可燃气要耗费较大的功率;
出炉的可燃气中含有的灰分较多;
出炉的可燃气的温度较高,须用水进行冷却。
③横吸式气化炉
生物质原料由炉顶加入,灰分落入炉栅下部的灰室。气化剂由侧面进入,产出的气体也由侧面流出,气流横向通过气化区,在氧化区、还原区进行的热化学反应与下吸式气化炉相同,只不过反应温度较高,燃烧区温度甚至会超过灰熔点,容易造成结渣。因此,该炉适用于含灰分少的原料,一般用作焦炭和木炭气化。
(2)流化床气化炉
流化床气化炉的反应物料中常掺有精选过的惰性材料沙子,在吹入气化剂作用下,物料颗粒、沙子、气化剂接触充分,受热充分,在炉内呈“沸腾”燃烧状态,气化反应速度快,生产能力大,气化效率高。
气化反应在床内进行,焦油也在床内裂解,气固分离以后的炭不断循环回反应炉内。使炭有足够的时间在床内停留,以适应还原反应速度慢的需要。
适合水分含量大、热值低、着火困难的生物质物料。
主要缺点
产气中灰分需要很好地净化处理和部件磨损严重。
气化当量比
所提供的空气中的氧与物料完全燃烧所需氧的当量比
~,即气化反应所需氧仅为完全燃烧耗氧量的25%-30%,产出气成分较理想。当生物质物料中水分较大或挥发分较小时应取上限,反之取下限。
一、确定拟达到的主要技术指标
小型家用气化炉设计计算案例
比如:
(1)点火起动时间:<3min;
(2)气化炉运行稳定,一次加料后持续稳定燃烧时间:≥;
(3)气化效率:≥75%;
(4)热效率:≥90%;
(5)燃气热值:>6000kJ/N
(6)产气量:≥ /kg,可供农户一天的炊事使用;
(7)封火时间: ≥12h
二、设计计算
配风设计
风道
保温层
顶部加料口的密封
原料品种
燃气成分%
低位热值(标准状态下)kJ/m3
CO
H2
CH4
CO2
O2
N2
玉米秸