生物质气化反应装置

生物质气化反应装置，生物质气化包括干燥、热解、氧化和还原反应。生物质气化技术是通过热化学反应将固态生物质转换为气体燃料的过程。生物质气化过程是复杂的物理变化和化学变化过程。它通过气化装置的热化学反应，可将低品位的固体生物质转换成高品位的可燃气。生物质气化有多种形式。如果按气化介质分，可分为使用气化介质和不使用气化介质，其中使用气化介质的技术又分为干馏气化、空气气化、氧气气化、水蒸气气化和氢气气化等。目前应用广泛的是空气气化。如果按产气的用途来分，可分为生物质气化供气技术、供热技术、发电技术和合成化学品技术等。

生物质气化反应装置，生物质气化是一个较多复杂的反应的集合，从宏观来说，都可分为干燥、热解、氧化（燃烧）和还原四个反应阶段。干燥是个简单的物理过程，主要发生在100~150℃之间，整个过程需要吸收大量的热。当温度达到15℃以上，生物质开始发生热解，析出挥发分，留下木炭，构成进一步反应的床层。

生物质热解的气体产物有CO、CO2、CH4、H2等，会与氧气发生氧化反应（燃烧），发出大量的热，为干燥、热解和还原反应提供足够热量，维持整个气化过程的持续性。氧化反应（燃烧）产生的水蒸气和CO2等会与碳反应生成H2和CO，从而完成固体燃料向气体燃料的转变，此过程为还原反应（吸热反应），温度越高，反应越激烈，当温度低于800℃后反应基本处于停滞状态。固定床气化炉中，生物质燃料经历干燥、热解、氧化（燃烧）和还原后转化成可燃气体。根据气化剂供给位置和流过燃料层的顺序，有上吸式、下吸式、横吸式和开心式，主要使用前两种气化炉。上吸式气化炉反应层由上到下依次为干燥层、热解层、还原层和氧化层。生物质从顶部加入气化炉中，首先被燃气加热干燥，然后受热发生热解，析出大量挥发分，固体炭依次进人下方的还原层和氧化层。气化剂则是从下部供给，首先与固体炭进行氧化反应，放出热量使气流和床层温度迅速升高，气流中全是燃烧产物。进人还原层后，燃烧产物与炭发生还原反应，吸热使得温度降低，当温度降低到800℃以下，反应速率变得缓慢以至停止。气流继续上行，为燃料热解和干燥提供热量。下吸式气化炉反应层由上到下依次为干燥层、热解层、氧化层和还原层。根据气化剂供给的位置不同，有两种形式的下吸式气化炉：一是带有中间缩口段的下吸式气化炉，气化剂由中部的缩口段偏上供入；二是无中间缩口段的下吸式气化炉，气化剂由上部供入。下吸式气化炉的工作原理与上吸式基本相同，只是燃料干燥和热解所需的热量来自下部的氧化层。

生物质气化是在一定的热力学条件下，将组成生物质的碳氢化合物转化为含CO、H2、CH4等可燃气体的过程。为了提供反应的热力学条件，气化过程需要供给空气或氧气，使原料发生部分燃烧。气化过程和常见的燃烧过程的区别是燃烧过程中供给充足的氧气，使原料充分燃烧，目的是直接获取热量，燃烧后的产物是二氧化碳和水蒸气等不可再燃烧的烟气；气化过程只供给热化学反应所需的那部分氧气，而尽可能将能量保留在反应后得到的可燃气体中，气化后的产物是含CO、H2、CH4和低分子烃类的可燃气体。