[实用新型]具有二级焦油过滤的生物质气化炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃料生产系统，特别涉及一种生物质燃料生产系统。

背景技术

众所周知，煤、石油、天然气等化石能源都是不可再生资源，在人类大规模的开采下已逐渐枯竭。另外，这些燃料在燃烧时会向空气中排放大量的有毒有害气体，造成大气严重污染。为此，能源领域专家正努力寻找可再生的清洁燃料来代替化石能源。

生物质燃料(简称BMF，比如农林废弃物，如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等)具有以下几个特点：1、BMF的能量来自于其生长时对自然界CO₂的吸收，因此BMF具有CO₂生态“零”排放的特点；2、BMF的燃烧以挥发份为主，其固定碳的含量为15％左右，是典型的低碳燃料；3、BMF的含硫量比柴油还低，仅为0.05％，不需设置脱硫装置就可实现SO₂的排放；4、BMF的灰份仅为1.8％，是煤基燃料的1/10左右，设置简单的除尘装置就能实现粉尘排放达标；5、BMF含氮量低，氧含量高，燃烧时生成较少的NO_X；6、BMF来源于农林废弃物，原料分布广泛多样，成本低，循环生长，取之不尽用之不竭，是典型的循环经济项目。

生物质燃料技术的研究与开发己成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。生物质的直接燃烧在相当长的历史时期是我国生物质能利用的主要方式。生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下，使生物质气化、炭化、热解和液化，以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。生物质的生物化学转换包括有生物质—沼气转换和生物质—乙醇转换等。

生物质气化是以生物质为原料，在气化剂作用下，通常以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作为气化剂(也称为气化质)，在高温条件下通过热化学反应，将生物质中可燃的部分转化为可燃气的过程。生物质气化时产生的气体成分主要包括H₂、CH₄和CO等，通常将这种可燃气体称为生物质燃气。

在生物质的气化过程中，气化效果与燃烧过程有着密不可分的关系，这是因为燃烧过程是生物质气化的基础，而气化则是部分燃烧或缺氧燃烧，生物质中碳的氧化燃烧过程为气化过程提供了热量。在气化反应中，其他过程的进行情况取决于碳燃烧阶段的放热情况。因此，从根本上说，生物质气化过程是为了增加可燃气的产量而在高温条件下发生的热裂解过程。

相对于其它的生物质利用技术而言，生物质气化技术是一种广泛使用的生物质能量转化方式。其特点主要包括能量转化效率高，设备简单，投资少，运行操作容易，不受地区、燃料种类和气候的限制。经过生物质气化炉产生的生物燃气可用于炊事、采暖和烘干谷物、木材等，还可作内燃机、热气机等动力装置的燃料，将其转化为电力或动力，提高生物质能源品位及其使用效率。

生物质的气化过程主要在气化炉中进行，由于气化炉的类型、气化反应条件、工艺流程、气化剂的种类、原料的性质和粉碎粒度等条件的不同，其气化反应过程也不尽相同。但生物质气化过程在不同条件下的基本包括：C+O₂＝CO₂；CO₂+C＝2CO；H₂O+C＝CO+H₂等。

一般而言，生物质的实际反应过程主要包括四个部分：(1)、干燥层，其中生物质从气化炉顶部进入气化器，被加热至大约200～300℃左右后，生物质原料中的水分首先受热蒸发，最终产物为干物料；(2)、热解层，其中生物质干物料从干燥层向下移动进入热解层，在高温作用下，生物质中挥发分将会大量地析出，其作用温度在500～600℃左右，挥发分析出后，生物质只剩下残余的木炭，其中热分解反应析出的挥发分主要包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油和其它碳氢化合物等；(3)、氧化层(也叫燃烧层)，其中生物质经热解层后仅剩下木炭，此时在氧化层中与被引入的空气发生剧烈反应，同时释放出大量的热量，为其它区域的反应提供热量，在氧化层中，其特点是反应速率快，层高较低，温度可以高达1000～1200℃左右，同时挥发分参与燃烧后进一步降解；(4)、还原层，还原层中没有氧气存在，氧化层中的燃烧产物及水蒸气与还原层中木炭发生还原反应，生物氢气和一氧化碳，这些气体与挥发分等形成了可燃气体，完成固体生物质向气体燃料的转化过程，由于还原反应是吸热反应，此时的温度降低到700～900℃左右，而其所需热量主要来源于氧化层。