（2）流化床气化炉 ）
流化床气化炉的反应物料中常掺有精选过的惰性材料沙子 惰性材料沙子，在吹入气化 惰性材料沙子 剂作用下，物料颗粒、沙子、气化剂 颗粒、 颗粒 沙子、气化剂接触充分，受热充分，在炉内呈 “沸腾”燃烧状态，气化反应速度快，生产能力大，气化效率高 生产能力大， 生产能力大 气化效率高。
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二、设计计算 1. 2. 3. 4.
配风设计 风道 保温层 顶部加料口的密封
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三、气化原料的考虑 气化原料的考虑
原料品种
CO H2
考虑到气化炉点火时灰烬需要占用一定的空间 H= h+0.2 =0.7m
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（2）送风口结构尺寸
① 一次风口的尺寸 上吸式气化炉一次风口，采用在炉膛壁上开小孔的设计方式。通过气化原料气化 所需的空气量 确定风口的尺寸，风口的几何尺寸内径 按下式计算：
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⑤ 内筒高度h
气化炉加满原料后，经过一段时间运行，原料耗尽，在不排灰的情况 下，可再次加入原料继续运行。这个过程理论上可进行无限多次，实 际上只有开始几次加料有实用价值。
h = L / βn
=0.43/1.2 =0.36（m）
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② 下吸式气化炉
优点是： 优点是： 1. 气化强度较上吸式高； 2. 工作稳定性好；可随时开盖添料； 3. 由于氧化区在热解区与还原区之间，因而干 馏和热解的产物都要经过氧化区，在高温下 ， 裂解成H2和 等永久性小分子气体 等永久性小分子气体，使气 裂解成 和CO等永久性小分子气体 化气中焦油含量大大减少 焦油含量大大减少。 焦油含量大大减少 缺点是： 缺点是： 1. 由于炉内的气体流向是自上而下的，而热气 流的方向是自下而上的，致使引风机从炉栅 下抽出可燃气要耗费较大的功率 较大的功率； 较大的功率 2. 出炉的可燃气中含有的灰分较多 灰分较多； 灰分较多 3. 出炉的可燃气的温度较高 可燃气的温度较高，须用水进行冷却。 可燃气的温度较高
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Hale Waihona Puke 新能源与节能技术气化反应在床内进行，焦油也在床内裂解，气固分离以后的炭不断 循环回反应炉内。使炭有足够的时间在床内停留，以适应还原反应 速度慢的需要。
适合水分含量大、热值低、着火 困难的生物质物料。 主要缺点 产气中灰分需要很好地净化处理 和部件磨损严重。
L = H + Hp1 + Hp 2 + ⋅⋅⋅ + Hp n −1
(1 − p ) / (1 − p ) 为气化炉内筒的高度系数。
n
= H (1 − p n ) / (1 − p )
参考有关文献和经验，生物质原料气化的收缩率p取0.2，由此可得n=1，2，3， 4时，高度系数分别为：1， 1.2，1.24，1.248
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③ 横吸式气化炉
生物质原料由炉顶加入，灰分落入炉栅下部的灰室。气化剂由侧面进入， 产出的气体也由侧面流出，气流横向通过气化区，在氧化区、还原区进行 的热化学反应与下吸式气化炉相同，只不过反应温度较高，燃烧区温度甚 至会超过灰熔点，容易造成结渣。因此，该炉适用于含灰分少的原料，一 容易造成结渣。 容易造成结渣 因此，该炉适用于含灰分少的原料， 般用作焦炭和木炭气化。 般用作焦炭和木炭气化。
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气化当量比
所提供的空气中的氧与物料完全燃烧所需氧的当量比 只有在当量比为0.25～0.3时,即气化反应所需氧仅为完全燃 烧耗氧量的25％-30％，产出气成分较理想。当生物质物料中 水分较大或挥发分较小时应取上限，反之取下限。
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五、气化炉主要性能指标的拟定
气化燃气流量q ① 气化燃气流量
空气(气化剂)中 含量79％左右，气化生物质产生的燃气中 含量一般在50％左右， 考虑到 在该气化反应中几乎很少发生反应，据此，拟燃气流量是气化剂(空气) 流量的1.5倍，则可燃气流量q为： = C0×V0 ×1.5 =2.4×1.2272×1.5 =4.4181( /h)
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一、生物质气化技术发展 二、生物质气化分类 三、生物质气化指标及影响因素 四、气化发电工艺 五、主要的气化反应器 六、生物质燃气净化
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一、生物质气化技术发展
始于1883 1883年 已有100多年的历史，以木炭为原料， 100多年的历史 a) 始于1883年，已有100多年的历史，以木炭为原料，气化 后的燃气驱动内燃机，为早期的汽车或农业排灌机械提供 后的燃气驱动内燃机， 内燃机 动力。 动力。 鼎盛时期，第二次世界大战期间， b) 鼎盛时期，第二次世界大战期间，当时战争耗费了几乎所 有的燃油，民用燃料缺乏， 有的燃油，民用燃料缺乏，德国大力发展用于民用汽车的 车裁气化器，并形成了与汽车发动机配套的完整技术。 车裁气化器，并形成了与汽车发动机配套的完整技术。 c) 第二次世界大战后，长时期内陷于停顿状态。中东地区油 第二次世界大战后，长时期内陷于停顿状态。 停顿状态 田的大规模开发使世界经济的发展获得了廉价优质的能源。 田的大规模开发使世界经济的发展获得了廉价优质的能源。 石油成为几乎所有发达国家的主要能源 20世纪70年代石油危机使生物质气化技术重新得到了关注。 世纪70年代石油危机使生物质气化技术重新得到了关注 d) 20世纪70年代石油危机使生物质气化技术重新得到了关注。
缺点是： 缺点是：
1. 原料中水分不能参加反应 原料中水分不能参加反应，减少了燃气中H和碳氢化合物的含量， 气体与固体逆向流动时，物料中的水分随产品气体带出炉外 物料中的水分随产品气体带出炉外，降低 物料中的水分随产品气体带出炉外 了气体的实际热值，增加了排烟热损失； 2. 热气体从底部上升时，温度沿着反应层高度下降，物料被干燥与低 温度的气流相遇，原料在低温(250～400oC)下进行热分解，导致焦 焦 油含量高。 油含量高。
1 CV0 d1 = 30 πnν
C-生物质原料的消耗量，kg/h； V-风口中空气流速，m/s； V0-气化所需空气量，m3/kg； d1-风口直径，m； N-风口个数
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生物质气化发电技术
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小型家用气化炉设计计算案例
一、确定拟达到的主要技术指标 确定拟达到的主要技术指标
比如： 比如：
(1)点火起动时间：<3min； ； (2)气化炉运行稳定，一次加料后持续稳定燃烧时间：≥3.5h； ； (3)气化效率：≥75％； (4)热效率：≥90％； (5)燃气热值：>6000kJ/N (6)产气量：≥1.5 /kg，可供农户一天的炊事使用； (7)封火时间: ≥12h
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小型生物质气化炉 基本设计方法
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基础知识 一、各种炉型结构及特点——选型
1）固定床 ）
① 上吸式气化炉
优点是： 优点是：
1. 燃气在经过热分解层和干燥层时，将热量传 递给物料，用于物料的热分解和干燥，同时 降低其自身的温度，使炉子热效率大大提高； 2. 热分解层和干燥层对燃气有一定的过滤作用， 所以出炉的燃气中只含有少量灰分 出炉的燃气中只含有少量灰分；结构简 出炉的燃气中只含有少量灰分 单，加工制造容易，炉内阻力小。
燃气成分 %
CH4 CO2 O2 N2
低位热值 （标准 状态下） 状态下）kJ/m3
玉米秸 玉米芯 麦秸 棉秸 稻壳 薪柴
21.4 12.2 22.5 12.3 17.6 8.5 22.7 11.5 19.1 5.5 20.0 12.0
1.87 2.32 1.36 1.92 4.3 2.0
13.0 12.5 14.0 11.6 7.5 11.0
② 燃气的低位发热量 气化燃气的低位发热量拟定Qg=6.5×103kJ/kg ③ 气化效率
拟定气化效率 =75％
④ 气化炉持续工作时间T 气化炉持续工作时间
满炉加料，拟定气化炉连续运行时间T=3.8h
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六、气化炉的主要气化参数的计算 ①原料单位时间消耗量C C= q×Qg /( η×Qm ) =4.4181×6.5/(0.75×16.33) =2.3448 (kg/h) ② 气化强度φ =(C /C0 )×φ0 =(2.3448/2.4) ×70 =68.3888(kg/( m2h)) ③ 产气率 G = q/C =4.4181/2.3448 =1.8842( /kg)
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玉米秸所含主要元素含量为： 玉米秸所含主要元素含量为：