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    生物質鍋爐燃氣改造


      鍋爐煤氣改生物氣                            

    生物質熱解氣化供氣成套設備


    生物質氣化技術

    生物質氣化原理

    生物質氣化是指將生物質原料(柴薪、鋸末、麥稈、稻草等)壓制成型或簡單破碎加工處理后,送入氣化爐中,在欠氧的條件下進行氣化裂解,從而得到的可燃氣體,根據應用需要有時還要對產出氣經行凈化處理從而得到優質的產品氣。

    生物質氣化原理是在一定的熱力學條件下,借助于氣化介質(空氣、氧氣或水蒸氣等)的作用,使生物質的高聚物發生熱解、氧化、還原、重整反應,熱解伴生的焦油進一步熱裂化或催化裂化成為小分子碳氫化合物,獲得CO、H2CH4等氣體。

    由于生物質由纖維素、半纖維素、木質素、惰性灰等組成,含氧量和揮發份高,焦炭的活化性強,因此生物質與煤相比,具有更高的氣化活性,更適合氣化。生物質氣化主要包括氣化反應、合成氣催化變換和氣體分離凈化過程(直接燃用的不用分離凈化)。

    生物質氣化反應原理如圖2-1所示:


    001.png


    生物質氣化化學反應式(以空氣為氣化介質):

    CH1.4O0.6+0.4O2+1.5N2=0.7CO+0.3CO2+0.6H2+0.1H2O+(1.5N2)

    生物質氣化的主要參數:

    1)當量比:

    理論最佳當量比為0.28,由于原料與氣化方式的不同,實際運行中,控制的最佳當量比在0.2~0.28之間。

    2)氣體產率:

    流化床氣化爐的氣體產率約為1.92.3Nm3/kg。

    3)氣化效率:

    生物質燃料氣化活性高,氣化效率高,可達90%以上。

    4)氣體熱值:

    根據生物質原料的不同,所產生物質氣的熱值不同,參考《生物質燃氣的成分分析表》1所示為各種原材料的生物質燃氣成分表:

           2-1                                 生物質燃氣的成分分析表

    燃料

    H2

    %

    CO2%

    O2

    %

    CH4

    %

    CO

    %

    CnHm

    %

    N2

    %

    Hg

    kJ/m3

    玉米芯

    20.0

    13.0

    0.9

    2.3

    17.0

    0.2

    46.6

    5317.6

    茶殼

    13.01

    7.9

    2.2

    3.75

    22.4

    0.2

    50.59

    5298.5

    木屑

    13.76

    10.5

    0.4

    4.04

    23.4

    1.0

    46.9

    6085.7

    棉柴

    11.5

    11.6

    1.5

    1.92

    22.7

    0.2

    50.58

    4915.5

    花生殼

    21.0

    17.6

    0.8

    2.1

    15.5

    0.9

    42.1

    5819.4

     

           2-2                   幾種典型燃氣及燃-空混合氣熱工性質對比

    氣體種類

    氣體低位熱值(kJ/m3

    理論空氣量(m3/m3

    理論燃燒溫度(

    -空混合氣低位熱值(kJ/m3

    天然氣

    36586

    9.64

    1970

    3438

    焦爐煤氣

    17615

    4.21

    1998

    3381

    混合煤氣

    13858

    3.18

    1986

    3315

    發生爐煤氣

    5735

    1.19

    1600

    2618

    沼氣

    21223

    5.56


    3191

    秸稈生物質氣

    5316

    0.9

    1810

    2798

     

    生物質可燃氣的優點

    1)生物質可燃氣除具有生物質燃料的一般特點外,還具有以下優點:

    2)環保清潔型氣體燃料;

    3)燃燒特性好,燃盡率高;

    4)含硫量極低,僅為燃料油的1/20左右,不用采取任何脫硫措施即可達到環保要求;

    5)含氮量極低,燃燒時不用采取任何脫硝措施即可達到環保要求;

    6)燃氣含灰量低;

    7)“0”排放:生物質燃燒排放的CO2與其在生長過程中吸收的CO2相同,且替代了化石能源,減少了凈排放,根據《京都議定書》機制,生物質燃料CO2為生態“0”排放。

    生物質可燃氣的熱值、主要成分、燃燒產物

    1)生物質氣體燃料的熱值:一般為58MJ/m3;

    2)生物質氣體燃料的成分:其主要可燃成份為CO、H2CH4和一些C2H4高分子碳氫化合物及少量焦油;

    3)生物質氣體燃料的燃燒產物:生物質氣體燃料是一種可再生的環保清潔型能源,硫含量很低,主要燃燒產物為CO2、H2O、N2。

    生物質可燃氣的應用

    生物質可燃氣,即將生物質原料在生物質氣化爐中通過高溫氣化,轉化為生物質可燃氣,替代燃料油或天然氣應用于鋼鐵窯爐、玻璃窯爐、陶瓷窯爐等。

    生物質可燃氣的品質優于現在工業用的煤轉氣(水煤氣)基本相當,含塵量和焦油含量更低、更環保。

    生物質可燃氣是一種非常清潔的生活和工業燃料,未經凈化的生物質氣體燃料可以直接通過管道輸送應用到扎鋼加熱爐、煉銅反射爐、坩鍋爐、工業鍋爐及水泥回轉爐和耐火材料隧道窯等燃料品質要求較低的工業窯爐上。經過除塵除焦等凈化工序后,其應用范圍可推廣到陶瓷窯爐、玻璃窯爐、熱風爐和電廠等燃料品質要求較高的工業窯爐上。

    工藝描述

    生物質氣化技術是我公司自主開發的新型生物應用技術。生物質氣化系統主要工藝流程如圖所示:

    002.png

    鋒渝生物質氣化爐供氣工藝流程圖

     

    生物質氣化爐參數表

    型號

    GDC-2

    GDC-4

    GDC-6

    GDC-10

    GDC-15

    配套燃氣鍋爐(噸)

    2

    4

    6

    10

    15

    產氣量(m3/h

    1400~1500

    2800~3000

    4000~4500

    6000~7000

    9000~10000

    原料消耗量(t/h

    0.5~0.6

    1~1.2

    1.5~1.8

    2.5~3

    3.8~4.5

    熱值(Kcal/Nm3)

    1000~1300

    燃氣輸送溫度(℃)

    <100

    適用原料

    木片,竹片,稻殼,秸稈,果殼等生物質原料

     

    生物質氣化爐的優勢與核心技術

    1)進料,出灰,反應,應用實現自動化控制,不會出現生物質直燃的臟、亂、差現象;

    2)所生產的生物質燃氣,氣體干凈無焦油,燃燒排放尾氣環保達標;

    3)生物質氣化與生物質顆粒料和天然氣等傳統化石燃料相比,具明顯的經濟型優勢;

    4)生物質氣化爐氣化過程中,爐內為常壓,安全可靠;

    5)在氣化爐生產時,不會排放任何煙氣、廢水,產生的炭,仍有經濟價值,經過密封裝袋出售。

     

    生物質能源經濟性優勢

     

           3-1                                 生物質氣化供氣技術應用

    項目

    生物質氣化爐

    鍋爐

    燃煤鍋爐

    優質

    燃油鍋爐

    優質

    燃氣鍋爐

    優質

    導熱油爐

    優質

    熱風爐

    塔式烘干爐

    優質

    回轉烘干爐

    優質

    干燥爐

    優質

    金屬窯爐

    熔鋁爐 

    優質

    熔銅爐

    優質

    熔錫爐

    優質

    鋼鐵加熱爐

    優質

    鋼鐵退火爐

    優質

    陶瓷窯

    陶瓷窯

    優質

    耐火材料燒結窯

    優質

    磚瓦燒結窯

    優質

    玻璃窯

    干鍋窯

    優質

    馬蹄焰玻璃窯

    優質

    橫火焰玻璃窯

    優質

    玻璃退火窯

    優質

     


           3-2                             排放對比表(6t/h蒸汽鍋爐)

    項目

    生物質顆粒

    天然氣

    0#柴油

    重油

    生物質氣化

    燃料熱值kcal/kg;kcal/Nm3

    4100

    8,600

    10,200

    9,640

    5500

    4100

    氣化系統效率(%)

    85

    含碳量(%)

    ≤0.11

    ≤0.15

    ≤0.2-0.3

    ≤1.11-1.8

    ≤0.2

    NOxmg/ m3

    220

    248

    330

    300

    400

    140

    SO2mg/ m3

    300

    48

    280

    300

    300

    48

    煙塵mg/ m3

    46

    16

    50

    47

    80

    18

    價格/噸、元/m3

    900

    4

    4500

    3500

    470

    420

    節約燃料費用%

    37%

    61%

    55%

    52%

    -27%

    備注:以上數據基于6噸鍋爐,年生產11個月。

    +

     


     



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