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生物质气化热煤气的应用

来源: 时间:2021-08-03 14:04:51 浏览次数:

我国生物质气化技术从样机研制、示范使用到商业营销,迄今已10余年。其中有“热煤气”直接燃烧的供热供暖技术,也有管道输送村级炊事供气的“冷煤气”,但真正投入实用长期运行并按市场运作的只有“热煤气”。如中国农机院能源所自1990年投放市场的木器家具厂烘干气化装置,在北京南郊的丽华木器厂、小红门龙树农具厂等已运行了11年,累计65000小时。 

生物质物料(如废木质角料,柴草、灌木、秸秆等)在气化炉中经热化学反应产生煤气,称为发生炉煤气,其出口温度可达300~400℃。此时煤气中的挥发物及水分都处于蒸汽状态,进入高温燃烧室分解燃烧。因此,生物质气化——直接燃烧模式,实际上是把燃烧过程分为二个阶段:先是在缺氧状态下实现半燃烧,产生“显热”和中间产物CO、H2、CH4、CnHm等可燃成份;二是可燃成份在氧气充分的条件下,完全燃烧放出“潜热”。所以,“热煤气”热值包括“显热”和可燃成份的“潜热”两部分。煤气在这种状态下燃烧,其热利用率无疑比直接燃烧燃料要高。
 
这样的“二段燃烧”与直接燃烧相比有下列特点: 

(1)气化煤气的燃烧温度可达1300~1700℃,比直接燃烧柴草的温度提高了1~1.5倍。这使农、林废弃物的能量利用品位提高到煤、油、电的等级,可用于工农业供热、发电等。 

(2)气化热煤气燃烧完全、洁净,避免了生物质物料直接燃烧产生的烟雾、油渍,不造成二次污染,有利环保。 

(3)气化效率可达76%,煤气燃烧效率可达90%。即生物质物料气化产生的热煤气热能利用率达到65%~70%,而民用炉灶柴草直接燃烧的热效率只有10%~15%。 

(4)气化煤气燃烧强度高,升温快。当水的起始温度为15℃时,装在4公斤(10磅)的铝、铁水壶内,12~15分钟就可烧开(100℃)。 

由于燃烧完全、火力强、供热充分,可把生产过程的废弃物化害为利,达到环保标准,并且有很好的经济效益。所以,生物质气化装置(热煤气)一问世就得到环保部门和厂家的肯定。上世纪90年代末,我国生产的生物质气化装置(热煤气)先后两次小批量出口荷兰,今年又向印尼、马来西亚试销。 

目前正在生产使用的600型气化/热风/热水装置,每小时消耗木质物料55~65公斤,供热量13~16万大卡/小时;相当于40~50公斤原煤或25~30公斤柴油燃烧后输出的热量。可驱动装料为50立方米木板的干燥窑,连续运行15~30天(板材厚度不同,运行时间也不同)。也可向1500~2000平方米面积供暖,或向1800~2500平方米温室大棚供热,一昼夜取代1000公斤原煤(或650公斤柴油或3000度电)。 

商用气化热煤气燃烧系统已流通了10余年,其间已做了多次改进乃至改型设计,但其科技含量仍有待提高。从整体考虑,现有气化/燃烧/调温系统从结构上缩小体积和从重量上减轻各30%是可以实现的。通过温度传感和高温环形焦油裂解通道,截断起动挥发烟雾,可使煤气质量达到城市管道煤气水平。 
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