濟(jì)寧潤(rùn)華環(huán)生物制氣保秸稈氣化成套設(shè)備節(jié)能設(shè)備生物制氣工藝流程說(shuō)明：含水分小于20%秸稈（生物質(zhì)可燃物）、通過(guò)喂料機(jī)送入下吸氣氣化爐，秸稈再爐內(nèi)進(jìn)行干燥、燃燒、裂解、氧化還原產(chǎn)出生物質(zhì)可燃?xì)怏w，氣體產(chǎn)出后在尾部風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入旋風(fēng)除塵器去除氣體中灰分，去除灰分后的氣體流進(jìn)高溫裂解器分解轉(zhuǎn)化焦油，焦油在高溫800-900度時(shí)通過(guò)裂解介質(zhì)作用分解轉(zhuǎn)化率達(dá)97.8以上。裂解后的氣體要進(jìn)行冷卻、脈沖除塵器在風(fēng)機(jī)作用下經(jīng)防火止回器進(jìn)入儲(chǔ)氣柜，恒壓氣體經(jīng)止回閥進(jìn)入燃燒器，燃燒產(chǎn)生熱能供工業(yè)生產(chǎn)使用。

下吸式秸稈氣化爐簡(jiǎn)介

下吸氣生物質(zhì)氣化爐具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作，產(chǎn)出氣體焦油含量低的優(yōu)點(diǎn)。生物質(zhì)氣化過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的熱化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。吹入的空氣與物料混合燃燒，這一區(qū)域稱為氧化區(qū)，溫度約為900-1200℃，產(chǎn)生的熱量用于支持熱解區(qū)裂解反應(yīng)和還原區(qū)還原反應(yīng)的進(jìn)行；氧化區(qū)的上部為熱解區(qū)溫度約為300-700℃，在這一區(qū)域生物質(zhì)中的揮發(fā)分（裂解氣、焦油以及水分）被分離出來(lái)；熱解區(qū)的上部為干燥區(qū)，秸稈在這一區(qū)域被預(yù)熱干燥；氧化區(qū)的下部為還原區(qū)，氧化區(qū)產(chǎn)生的CO2、炭和水蒸氣在這一區(qū)域進(jìn)行還原反應(yīng)，同時(shí)殘余的焦油在此區(qū)域發(fā)生裂解反應(yīng)，產(chǎn)生CO和H2為主的產(chǎn)出氣（生物質(zhì)氣體）這一區(qū)域的溫度700-900℃；來(lái)自熱解區(qū)富含焦油的氣體需經(jīng)過(guò)高溫氧化區(qū)和熾熱焦炭為主的還原區(qū)，其中的焦油在高溫下被裂解，從而使產(chǎn)出氣的焦油大為減少。

作為氣化劑的空氣從爐體側(cè)部空氣噴嘴吹入，產(chǎn)出氣的流動(dòng)方向與物料是一至，故下吸氣氣化爐也稱為順流氣化爐。

工藝流程

生物質(zhì)（秸稈）

控制柜

喂料機(jī)

厭氧氣化爐   空氣

除塵器

水蒸氣

裂解氣

冷卻泵   冷卻水池

木酸醋 冷卻器

引風(fēng)機(jī)

式火口  點(diǎn)火排煙氣出口

止回器

儲(chǔ)氣柜

恒壓供氣

止回閥

燃燒器

工業(yè)鍋爐

工藝流程說(shuō)明：含水分小于20%秸稈（生物質(zhì)可燃物）、通過(guò)喂料機(jī)送入下吸氣氣化爐，秸稈再爐內(nèi)進(jìn)行干燥、燃燒、裂解、氧化還原產(chǎn)出生物質(zhì)可燃?xì)怏w，氣體產(chǎn)出后在尾部風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入旋風(fēng)除塵器去除氣體中灰分，去除灰分后的氣體流進(jìn)高溫裂解器分解轉(zhuǎn)化焦油，焦油在高溫800-900度時(shí)通過(guò)裂解介質(zhì)作用分解轉(zhuǎn)化率達(dá)97.8以上。裂解后的氣體要進(jìn)行冷卻、脈沖除塵器在風(fēng)機(jī)作用下經(jīng)防火止回器進(jìn)入儲(chǔ)氣柜，恒壓氣體經(jīng)止回閥進(jìn)入燃燒器，燃燒產(chǎn)生熱能供工業(yè)生產(chǎn)使用。

下吸氣氣化爐簡(jiǎn)介

秸稈氣化焦油裂解技術(shù)

一、秸稈焦油的特性

秸稈（即生物質(zhì)）氣化的目標(biāo)是得到盡可能多的可燃?xì)怏w產(chǎn)物，但在氣化中，焦炭和焦油都是不可避免的副產(chǎn)物。其中由于焦油在高溫時(shí)呈氣態(tài)，與可燃?xì)怏w完全混合，而在低溫時(shí)（一般低于200℃）凝結(jié)為液態(tài)，所以其分離和處理更為困難，特別對(duì)于燃?xì)庑枰禍乩玫那闆r（如燃?xì)庥糜诩彝ァ?nèi)燃機(jī)發(fā)電、鍋爐燃燒時(shí)），問(wèn)題更加突出。

焦油的存在對(duì)氣化有多方面的不利影響，首先它降低了氣化效率，氣化中焦油產(chǎn)物的能量一般占總能量的5～15%，這部分能量是在低溫時(shí)難以與可燃?xì)怏w一道被利用，大部分被浪費(fèi)，其次焦油在低溫時(shí)凝結(jié)為液態(tài)，容易和水、焦炭等結(jié)合在一起，堵送氣管道，使氣化設(shè)備運(yùn)行發(fā)生困難。另外，凝結(jié)為細(xì)小液滴的焦油比氣體難以燃燼，在燃燒時(shí)容易產(chǎn)生炭黑等顆粒。對(duì)燃?xì)饫迷O(shè)備，如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、燃燒器等損害相當(dāng)嚴(yán)重，這就大大降低了氣化燃?xì)獾睦脙r(jià)值。所以針對(duì)氣化過(guò)程產(chǎn)生的焦油，采取辦法把它轉(zhuǎn)化為可燃?xì)猓忍岣邭饣剩纸档腿細(xì)庵薪褂偷暮浚岣呖扇細(xì)怏w的利用價(jià)值，對(duì)發(fā)展和推廣秸稈氣化發(fā)電、民用、工業(yè)使用技術(shù)具有決定性的意義。

二、焦油的特點(diǎn)

在秸稈熱轉(zhuǎn)換中，焦油的數(shù)量主要決定于轉(zhuǎn)換溫度和氣相停留時(shí)間，與加熱速率也密切相關(guān)。對(duì)一般秸稈而言，在500℃左右時(shí)焦油產(chǎn)物最多，高于或低于這一溫度焦油都相應(yīng)減少。而在同一溫度下，氣相停留時(shí)間越長(zhǎng)，意味著焦油裂解越充分。所以隨著氣相停留時(shí)間的增加，焦油產(chǎn)量會(huì)相應(yīng)地減少（見(jiàn)圖2）。焦油的成份非常復(fù)雜，可以分析到的成份有100多種，另外還有很多成份難以確定，而主要成份不少于20種，大部分是苯的衍生物及多環(huán)芳烴，其中含量大于5%的大約有7種，它們是：benzene（苯），naphthalene（萘），toluene（甲苯），xylene（二甲苯），styrene（苯乙烯），phernol（酚）和indene（茚），其它成份含量一般都小于5%，而且在高溫下很多成份會(huì)被分解。所以隨著溫度的升高，焦油含量中成份的數(shù)量越來(lái)越少，因而在不同條件下（溫度、停留時(shí)間、加熱速率）焦油的數(shù)量和各種成份的含量都是變化的，任何分析結(jié)果只能針對(duì)于特定條件言。

根據(jù)這些特點(diǎn)，我們應(yīng)在氣化過(guò)程中盡可能提高溫度和氣相停留時(shí)間，減少焦油的產(chǎn)量和種類，以達(dá)到在氣化時(shí)控制焦油的產(chǎn)生，減少氣體凈化的難度.

三、秸稈焦油催化裂解

焦油催化裂解的原理盡管在秸稈氣化過(guò)程中采取各種措施控制焦油的產(chǎn)生，但實(shí)際上氣體中焦油的含量仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出應(yīng)用允許的程度，所以對(duì)氣體中的焦油進(jìn)行處理，是有效利用燃?xì)獗夭豢缮俚倪^(guò)程，其中焦油的催化裂解是最有效、最先進(jìn)的辦法。以往簡(jiǎn)單的水洗或過(guò)濾等辦法，只是把焦油從氣體中分離出來(lái)，然后作為廢物排放，既浪費(fèi)了焦油本身的能量，又會(huì)產(chǎn)生大量的污染。而焦油熱裂解卻可把焦油分解為永久性氣體，與可燃?xì)庖黄鸨焕谩Ｋ运葴p少了焦油含量，又利用了焦油中的能量。但熱裂解需要很高的溫度（1000℃～1200℃），所以實(shí)現(xiàn)較困難。催化裂解利用催化劑的作用，把焦油裂解的溫度大大降低（約750℃～℃900），并提高裂解的效率，使焦油在很短時(shí)間內(nèi)裂解率達(dá)99%以上。

化學(xué)式描述裂解的轉(zhuǎn)化過(guò)程。但不管何種成份，裂解的最終產(chǎn)物與氣化氣體的成份相似，所以焦油裂解對(duì)氣化氣體質(zhì)量沒(méi)有明顯影響，只是數(shù)量有所增加。對(duì)大部分焦油成份來(lái)說(shuō)，水蒸汽在裂解過(guò)程中有關(guān)鍵的作用，因?yàn)樗芎湍承┙褂统煞莅l(fā)生反應(yīng)，生成CO和H2等氣體，既減少炭黑的產(chǎn)生，又提高可燃?xì)獾漠a(chǎn)量。例如，萘在催化裂解時(shí)，發(fā)生下述反應(yīng)：

C10H8+10H2OT10CO+14H2

C10H8+20H2OT10CO2+24H2

C10H8+10H2OT2CO+4CO2+6H2+4CH4

由此可知，水蒸汽非常有利于焦油裂解和可燃?xì)怏w的產(chǎn)生。氣化介質(zhì)為空氣時(shí)，產(chǎn)生低熱值燃?xì)猓瑹嶂禐?MJ/Nm3-7MJ/Nm3，氫氣含量為8％～14％（體積），氣化介質(zhì)為水蒸氣時(shí)產(chǎn)生中熱值燃?xì)猓瑹嶂禐?0MJ/Nm3～16MJ/Nm3，氫氣含量為30％～60％（體積）。

四、催化劑的特點(diǎn)及選擇

秸稈焦油催化裂解原理與石油的催化裂解相似，所以關(guān)于催化劑的選用可從石油工業(yè)中得到啟發(fā)。但由于焦油催化裂解的附加值小，其成本要求很低才有實(shí)際意義。所以人們除利用石油工業(yè)的催化劑外，還大量研究了低成本的材料，如石灰石，石英砂和白云石等天然產(chǎn)物。大量的實(shí)驗(yàn)表明，很多材料對(duì)焦油裂解都有催化作用，其中效果較好又有應(yīng)用前景的典型材料主要有三種，即木炭、白云石、鎳基催化劑，它們的主要性能列于表中。典型催化劑的主要特點(diǎn)

名稱反應(yīng)溫度接觸時(shí)間轉(zhuǎn)化效率特 點(diǎn)

鎳基

催化劑750℃～1.0s97 %(1) 反應(yīng)溫度低，轉(zhuǎn)換效果好[4]

(2) 材料較貴，成本較高

木炭800℃

900℃～0.5s

～0.5s91 %

99.5%(1) 木炭為氣化自身產(chǎn)物，成 本低

(2) 隨著反應(yīng)進(jìn)行，木炭本身減少

白云石*800℃

～0.5s95 %

99.8 % 轉(zhuǎn)換效率高，材料分布廣泛，

成本低