流化床氣化溫度對生物質(zhì)燃氣熱值的影響研究

張軍輝　馬光耀

摘要：在流化床氣化實驗裝置上對稻殼在600～700℃、700～800℃、800～900℃、900～1000℃溫度范圍下進行氣化實驗。實驗結(jié)果表明：1）氣化溫度為600～700℃時，爐內(nèi)有殘?zhí)看嬖冢?）氣化溫度800～900℃時，燃氣品質(zhì)要好于700～800℃，為最佳氣化溫度；3）氣化溫度為900～1000℃時，氣化爐底部溫度過高時會瞬間導致結(jié)渣現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：流化床生物質(zhì)氣化燃氣熱值

中圖分類號： TK6 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）01（b）-0000-00

隨著社會發(fā)展，我國的煤炭、石油、天然氣等化石能源日益減少，環(huán)境問題同時變得更加嚴峻。生物質(zhì)能作為一種不受天氣條件約束的能源，相對于風能、太陽能而言，具有獨特的特點。由于生物質(zhì)能源中，揮發(fā)分含量所占比例高達60%～80%，對生物質(zhì)原料進行氣化是生物質(zhì)能開發(fā)中較為重要的一個利用方式。溫度不但對物料的氣化產(chǎn)物也產(chǎn)生一定的影響[1]，合適的氣化溫度可使生物質(zhì)燃氣中的焦油進行分解[2]。

1實驗物料及實驗裝置

本試驗中，所用的實驗物料為常見的稻殼，稻殼的物理特性見表1，稻殼的灰成分分析見表2。實驗裝置為循環(huán)流化床實驗裝置，系統(tǒng)簡圖見圖1。該流化床氣化裝置高為3000m，氣化爐爐體直徑為200mm。

表1物料的物理特性及灰熔點

物料 平均粒徑

/mm 堆密度

/Kg·m-3 變形溫度/℃ 軟化溫度/℃ 流動溫度/℃

稻殼 1.6 115 1140 1219 1308

河沙 0.36 1460 - - -

表2稻殼灰成分分析

灰成分 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 K2O CaO TiO2 Fe2O3

稻殼/% 0.57 1.58 8.12 79.98 2.401 0.862 4.957 4.82 0.584 1.44

1-風室；2-布風裝置；3-進料斗；4-氣化爐爐體；5-旋風除塵器；6-返料裝置；7-風機；

1.1實驗過程與結(jié)果

本實驗以河沙為床料，以天然氣為加熱熱源，首先對床料進行加熱，床料加熱到400℃以上時，向爐內(nèi)加入原料稻殼。隨著爐內(nèi)溫度逐漸上升，當爐內(nèi)各溫度測點溫度穩(wěn)定時，逐漸調(diào)整燃料與空氣的比例將氣化爐由燃燒狀態(tài)向氣化狀態(tài)切換。適當調(diào)整空氣和燃料的比例，依次對稻殼在600～700℃、700～800℃、800～900℃、900～1000℃的溫度范圍內(nèi)進行氣化實驗。

當爐內(nèi)氣化溫度為800～900℃時，燃氣熱值為1050～1100kcal，燃氣熱值有所提高。當爐內(nèi)氣化溫度為900～1000℃時，由于距離稻殼的變形溫度較近，實驗過程中發(fā)生床料板結(jié)及結(jié)渣現(xiàn)象。不同氣化溫度下燃氣熱值及燃氣組分見表3。

表3不同溫度下燃氣檢測組分及熱值表

溫度（℃） 熱值（kcal） CO2/% CO/% CH4/% CnHm/% H2/% O2/% N2/%

600～700 941 15.12 14.51 3.75 0.5 4.82 0.72 60.58

700～800 981 14.64 15.34 3.81 0.5 5.11 0.67 59.94

800～900 1070 16.89 16.62 3.98 0.63 5.96 0.68 55.24

由表3對比氣化爐內(nèi)不同的氣化溫度下的氣化效果，可以看出稻殼的氣化溫度對燃氣品質(zhì)有呈現(xiàn)出的關(guān)系為正相關(guān)性，燃氣熱值隨著爐內(nèi)氣化溫度的升高而逐漸升高，即溫度越高，稻殼的氣化效果也就越好。

3結(jié)論

本文對稻殼在循環(huán)流化床中不同的氣化溫度下進行氣化實驗，通過實驗可以得出以下結(jié)論：

1）氣化溫度為600～700℃時，燃氣的熱值較低，同時爐內(nèi)物料的料層阻力不斷增加，排灰中含有大量的殘?zhí)?，此溫度范圍?nèi)不利于物料進行氣化。

2）氣化溫度為700～800℃、800～900℃時，爐內(nèi)存在的殘?zhí)勘容^少，同時燃氣中的焦油得以進行分解，燃氣的品質(zhì)得到提高，氣化溫度為800～900℃時所得到的燃氣的品質(zhì)要優(yōu)于氣化溫度為700～800℃時燃氣的品質(zhì)。

3）氣化溫度為900～1000℃時，在氣化過程中由于氣化溫度接近于稻殼的變形溫度，爐內(nèi)物料流化過程中會產(chǎn)生局部溫度過高的現(xiàn)象，這使得爐內(nèi)物料發(fā)生板結(jié)而導致結(jié)渣，此溫度范圍不利于氣化。

參考文獻

[1]劉慧利，胡建杭，王華，王超，李娟琴.溫度對松木屑氣化液體產(chǎn)物組成的影響[J]. 燃料化學學報. 2013.2 第41卷第2期： 189-196.

[2]鮑振博，靳登超，劉玉樂，郭俊旺.生物質(zhì)氣化中焦油的產(chǎn)生及其危害[J]安徽農(nóng)業(yè)科學.2011，39（04）：2243-2244.