Resumo: Como enerxía limpa renovable, a tecnoloxía de gasificación da biomasa desenvolveuse con forza.Este traballo presenta brevemente os principios básicos da gasificación da biomasa e os tipos de procesos de gasificación, e expón os principios de funcionamento e as vantaxes e inconvenientes dos principais tipos de gasificadores.A eficiencia da gasificación é alta pero a estrutura é complexa;a análise das características do gasificador ten un significado orientador para o deseño e funcionamento do proxecto de gasificación da biomasa.
introdución
Ante a cada vez máis grave crise enerxética mundial e a destrución do medio ecolóxico, a biomasa, como enerxía limpa renovable, é o cuarto recurso máis grande despois do petróleo, o carbón e o gas natural, e chamou moito a atención.A tecnoloxía de gasificación da biomasa non só pode proporcionar gas e xeración de enerxía, senón que tamén se pode usar para sintetizar metanol e amoníaco.Ten suficiente flexibilidade técnica, boa limpeza, alta economía e alta eficiencia.Os países de todo o mundo promoven activamente a investigación sobre a tecnoloxía de gasificación da biomasa.
1 O principio da gasificación da biomasa
A gasificación da biomasa é un conxunto de reaccións máis complexas.Desde unha perspectiva macro, pódese dividir en catro etapas de reacción: secado, pirólise, oxidación (combustión) e redución.
O secado é un proceso físico sinxelo, que se produce principalmente entre 100 e 150 °C, e todo o proceso necesita absorber moita calor.Cando a temperatura supera os 15 °C, a biomasa comeza a sufrir pirólise, precipitáronse os volátiles e déixase o carbón vexetal para formar un leito para outras reaccións.Os produtos gasosos da pirólise da biomasa inclúen CO, CO2, CH4, H2, etc., que sufrirán reaccións de oxidación (combustión) co osíxeno e emitirán moita calor, proporcionando calor suficiente para as reaccións de secado, pirólise e redución, e manter o todo o proceso de gasificación.Persistente.O vapor de auga e o CO2 producidos pola reacción de oxidación (combustión) reaccionarán co carbono para xerar H2 e CO, completando así a conversión do combustible sólido en combustible gaseoso.Este proceso é unha reacción de redución (reacción endotérmica).Canto maior sexa a temperatura, máis intensa será a reacción.Cando a temperatura é inferior a 800 °C, a reacción está basicamente nun estado estancado.
2 gasificadores de cama fixa
Nun gasificador de leito fixo, o combustible de biomasa sofre secado, pirólise, oxidación (combustión) e redución e convértese en gas combustible.Segundo a posición de subministración do axente de gasificación e a secuencia de fluír a través da capa de combustible, hai tipos de succión ascendente, de succión descendente, de succión cruzada e de tipo aberto, e utilízanse principalmente os dous primeiros tipos de gasificadores.
2.1 Gasificador de corrente ascendente
A capa de reacción do gasificador de aspiración ascendente é, de arriba abaixo, unha capa de secado, unha capa de pirólise, unha capa de redución e unha capa de óxido.A biomasa introdúcese no gasificador desde a parte superior, primeiro quenta e seca polo gas, e despois pirolízase pola calor, precipita unha gran cantidade de materia volátil e o carbono sólido entra á súa vez na capa de redución e na capa de óxido inferior. .O axente de gasificación subminíscase desde a parte inferior e en primeiro lugar sofre unha reacción de oxidación co carbono sólido, liberando calor para aumentar rapidamente a temperatura da corrente de gas e do leito, e a corrente de gas está chea de produtos de combustión.Despois de entrar na capa redutora, o produto de combustión e o carbono sofren unha reacción de redución, e o endotérmico reduce a temperatura.Cando a temperatura cae por debaixo dos 800 °C, a velocidade de reacción faise lenta e mesmo se detén.O fluxo de aire continúa cara arriba, proporcionando calor para a pirólise do combustible e o secado.
2.2 Gasificador descendente
A capa de reacción do gasificador descendente é, de arriba abaixo, unha capa de secado, unha capa de pirólise, unha capa de óxido e unha capa de redución.Existen dous tipos de gasificadores descendentes dependendo do lugar onde se subministra o axente de gasificación: un é un gasificador descendente cunha sección de pescozo medio e o axente de gasificación subminístrase desde a parte superior da sección media do pescozo.;O segundo é un gasificador descendente sen sección intermedia do pescozo, e o axente de gasificación é subministrado pola parte superior.O principio de funcionamento do gasificador descendente é basicamente o mesmo que o do tipo de corrente ascendente, excepto que a calor necesaria para o secado do combustible e a pirólise procede da capa de óxido inferior.
3 Gasificador de leito fluído
O principal mecanismo de reacción de gasificación do leito fluído e do leito fixo é basicamente o mesmo, pero non hai un leito fixo evidente.Na actualidade, hai tres tipos principais de leito fluído: leito fluído burbullante, leito fluidizado circulante e leito fluído dobre.
3.1 Gasificador de leito fluído burbullante (BFB)
Nun leito fluído burbullante, cando a velocidade do gas supera a velocidade crítica do gas de fluidización, os sólidos comezan a fluír, aparecen burbullas no leito e aparece unha zona de fase densa onde se agregan partículas e unha zona de fase diluída dominada por burbullas.
O corpo do forno é relativamente groso e gordo, e a parte inferior é a zona de fase densa cunha capa de cama obvia.A reacción de gasificación ocorre principalmente na zona de fase densa.Co fin de evitar que o combustible de partículas finas se realice da zona de fase densa polo fluxo de aire, a parte superior do forno está deseñada cunha sección de expansión para reducir a velocidade do gas., o que tamén prolonga o tempo de reacción do combustible na rexión de fase diluída.
3.2 Gasificador de leito fluidizado circulante (CFB)
O corpo do forno do gasificador CFB é esvelto e delgado, e un separador de ciclón está instalado na saída superior do forno para separar e recoller partículas sólidas de alta temperatura e envialas de volta ao forno.
O leito CFB enche todo o espazo do recipiente e non hai zona de fase densa nin zona de fase diluída.A condición necesaria para manter a concentración de partículas no leito é unha gran cantidade de partículas sólidas circulando.Unha vez que a circulación non é boa, todas as partículas da cama poden explotar.Debido ás malas características de fluidización dos combustibles de biomasa, os gasificadores CFB usan basicamente area como medio de fluidización auxiliar.
O gasificador CFB ten dúas características: o caudal de gas é alto, xeralmente entre 4 ~ 7 m/s, o leito funciona na zona de fluidización rápida;a alta taxa de circulación de partículas fixas está entre 10~20.
3.3 Gasificador de leito fluído dobre (DFB)
O gasificador de leito fluído dobre adopta dous fornos de leito fluído, un é un gasificador e o outro é un forno de combustión.O combustible de biomasa engádese ao gasificador con area quente como material do leito e a cantidade de area é absorbida e lévase a cabo a reacción de pirólise.O produto gaseoso leva o carbono residual e a area e sepárase no separador.O residuo de carbono e a area separados comímanse co aire no forno de combustión para quentar a area, e a area quente é transportada polo gas de combustión e separada polo separador, e a area quente devólvese ao gasificador.A característica destacada do gasificador DFB é que as partículas de combustible son transportadas nos dous fornos de leito fluído mediante a utilización da forte capacidade de transporte do leito fluído.
4 Características dos distintos tipos de gasificadores
O gasificador de cama fixa ten unha estrutura sinxela, ampla adaptabilidade das materias primas, tamaño de partícula de ata 100 mm, baixa sensibilidade á escoria e baixo contido de cinzas volantes de gas, pero só é adecuado para operacións de gasificación a pequena escala e é difícil de escalar. .
O gasificador de leito fluidizado ten unha alta eficiencia de gasificación e alto poder calorífico, pero a súa estrutura é relativamente complexa.Ten certos requisitos sobre o tamaño de partícula, a uniformidade, o contido de auga e o ángulo de acumulación natural do combustible.É sensible á escoria e ao contido de cinzas volantes de gas Se hai moitas, debe estar equipada cun sistema de eliminación de po e purificación.Actualmente, os proxectos de gasificación de biomasa a gran escala adoptan gradualmente a tecnoloxía de gasificador de leito fluidizado a presión.
5 Conclusión
Na actualidade, os requisitos globais de emisión de carbono son cada vez máis estritos e a importancia da biomasa coas características de "emisión de carbono cero" é cada vez máis evidente.Este traballo presenta brevemente o principio da gasificación da biomasa e compara e analiza diferentes tipos de gasificadores.Pódese ver que o leito fixo e o leito fluído teñen as súas propias vantaxes, pero o leito fluído é máis axeitado para a gran escala e é a dirección de desenvolvemento futuro, para aportar un pouco de significado orientador ao deseño e ao funcionamento de proxectos de gasificación de biomasa.
Hora de publicación: 29-mar-2022