河南天一化工科技有限公司

气化炉

一、工作原理

    生物质原料进入气化炉后，炉内的化学过程主要包括燃烧反应、热分解反应和还原反应。部分原料与氧气燃烧，提供热分解所需的热量，大部分生物质在缺氧条件下发生热分解反应，析出挥发份和焦碳，挥发份在高温反应区内停留发生二次反应，使焦碳、灰尘进入燃气净化装置，部分焦碳通过除尘器后回流进入气化炉参加反应。气相焦油通过冷凝、水洗除去，净化后的燃气达到内燃机的要求。

二、运行参数和气体成分

    本装置用空气作气化介质，运行温度控制在650～850℃,生物质气化后的可燃气中包括N2、O2、H2、CO2、CO、CH4和CnHm等成份，气体热值在4600~6300kj/Nm3之间。

    以1MW谷壳气化发电装置为例，气化炉点火成功后，发电系统进入运行状态，同其它生物质相比，谷壳的灰份含量高达15%以上，当温度超过850℃时，谷壳灰便会发生熔融结渣现象，堵住炉内排渣口，影响气化炉的正常运行，因此，炉内温度的控制十分关键。正常情况下，气化炉的反应温度应稳定在750～850℃左右。当炉内温度为820℃时，气体成分和热值如表2所示。

表2 820℃条件下的气体成份和热值

 三、工作流程及配套设备

1、工作流程图

生物质循环流化床气化发电装置主要由进料机构，燃气发生装置，燃气净化装置，燃气发电机组，控制装置及废水处理设备六部分组成，其流程如图1所示。

流程说明如下：

    进料机构：特殊设计的进料机构采用螺旋加料器，动力设备是电磁调速电机。螺旋加料器既便于连续均匀进料，又能有效地将气化炉同外部隔绝密封起来，使气化所需空气只由进风机控制进入气化炉，电磁调速电机则可任意调节生物质进料量。

    燃气发生装置：气化装置采用循环流化床气化炉，它主要由进风机，气化炉和排渣螺旋构成。生物质在气化炉中经高温热解气化生成可燃气体，气化后剩余的灰份则由排渣螺旋及时排出炉外。

    燃气净化装置：燃气需经净化处理后才能用于发电，燃气净化包括除尘、除灰和焦油等过程。本装置采用多级复合的除尘技术：例如第一级，惯性除尘器，除尘效率60%，第二级，旋风分离器，除尘效率90%，第三级，文氏管除尘器，效率达98%，经过三级除尘，燃气中的固体颗粒和微细粉尘基本被清洗干净，除尘效果较为彻底；燃气中的焦油采用吸附和水洗的办法进行清除，主要设备是两个串联起来的喷淋塔。

燃气发电装置：采用低热值燃气发电机组。

图1 生物质循环流化床气化发电装置流程图（略）
 
2、配套低热值燃气发电机组

    利用燃气预混过程和控制原理，对柴油发电机进行改装，在不增压的情况下，低热值燃气发电机组的功率输出达200-500kW左右，发电热效率提高到29%以上。低热值燃气发电机组以谷壳、木粉、秸秆等农林业废弃物气化气为动力燃料驱动，其主要结构特点是：

(1)采用符合燃气性能要求的低压缩比；

(2)采用机外单体的混合器结构、简单可靠的电点火系统、特殊成套的生物质燃气发生炉装置和燃气的防爆措施，来保证燃气发电机组的正常安全运行。

3、技术参数

(1)气化炉

表3 部分规格气化炉技术参数