1. 研究目的与意义
化石燃料资源的逐渐枯竭,促进了生物质能源气化技术的发展,然而生物质气化技术作为一种可再生能源利用技术虽然得到了快速发展,且产业化规模日益扩大,但仍存在气化设备技术不成熟、焦油难以处理和综合效益不明显等制约其进一步发展的根本性问题,尤其是生物质可燃气中的焦油与杂质颗粒的净化与堵塞气化过程设备问题已严重阻碍了生物质气化技术的商业化推广和运行。为此,提出了基于强化换热方式对生物质可燃粗气中的焦油与杂质颗粒进行冷凝成核、黏附累积形成焦渣层、并最终分离脱除的三步干式清洁净化技术的研究思路,通过对焦油与杂质颗粒冷凝结层机理、焦渣层的强化换热机理两个关键技术进行深入分析基础上,研制基于强化换热技术的内置机械式脱除焦油与杂质颗粒小试装置,相信通过本项目的研究能够突破生物质气化发展的瓶颈,实现生物质可燃气的清洁净化。
2. 国内外研究现状分析
国内外的学者做了很多的研究。
美国提出了以锯末为原料的生物质新型无焦油气化办法,将流化床反应器分为上下两个区域,上部为热解还原、焦油裂解和成分重整区,下部为残碳氧化区,空气在底部和上部两个位置同时通入,其产生焦油含量少,转化率高。
中国科学院广州能源研究所提出了一种生物质复合气化方法,将热解、燃烧、气化、焦油裂解、重整和组分调控等反应相对分开,实现参数分区控制和优化匹配,同时所有过程均在一个流化床反应器内完成。
3. 研究的基本内容与计划
1)研究生物质可燃气中焦油从气相到液相的相变过程,分析生物质可燃气气、固、液三相流动特性,提出设计方案,进行设计校核以及对功能实现进行预判,从设备制造工艺,工艺优化等综合因素考量选择出最佳设计方案;
2)设计小型焦油冷凝试验装置,对焦渣层厚度、硬度等物理参量以及形貌进行观察与定量分析,对稳定、高效形成一定厚度焦渣层的影响因素进行深入分析,尤其是对焦层厚度、焦层硬度、的影响因素进行。
3)利用显微硬度仪、三维激光形貌仪、扫描电镜等多种分析仪器,对不同生物质不同焦渣层硬度、厚度以及疏松形貌进行定量分析,以揭示不同生物质热解可燃气的气化温度、气化速度,焦油含量、灰分含量以及可燃气三相流动特征参数对焦渣层硬度、厚度以及形貌的影响规律。
4. 研究创新点
现在的焦油去除方式主要还是水洗、电捕及催化裂解。
这些方法各有自己的优缺点,但是考虑的还是将焦油去除,并没有在对焦油的利用上下功夫。
在我们改进的气化净化装置中,我们的主要想法是焦油通过与灰尘、水附着在器壁上,形成渣,我们可以采用最简单的方法用搅笼将渣挂下来。
