固定床反應裝置

生物質氣化反應裝置

生物質氣化反應裝置
生物質氣化反應裝置,生物質氣化包括乾燥、熱解、氧化和還原反應;生物質氣化技術是透過熱化學反應將固態生物質轉換為氣體燃料的過程;生物質氣化過程是複雜的物理變化和化學變化過程。
使用氣化介質的技術分為乾餾氣化、空氣氣化、氧氣氣化、水蒸氣氣化和氫氣氣化;目前應用廣泛的是空氣氣化。
若依產氣的用途來分類;則可分為生質氣化供氣技術、供熱技術、發電技術及合成化學品技術...等。
生物質氣化反應裝置簡介說明
生物質氣化是種較多且複雜的反應集成,從宏觀角度而言,可分為乾燥、熱解、氧化(燃燒)和還原四個反應階段。
乾燥過程主要發生在200~300℃之間,整體過程需要吸收大量的熱能。
當溫度達到300℃以上時,生物質開始發生熱解,去除生物質中的水分,留下乾燥生物質,構成進一步反應的要件。
預處理後的生物質進入氣化反應室,是個高溫低氧的環境下;在這環境下開始進行生物質熱解,而熱解的氣體產物有CO、CO2、CH4、H2...等,會與氧化劑發生氧化反應(燃燒),產生大量的熱能,為乾燥、熱解和還原反應提供足夠熱量,維持整個氣化過程的持續性;氧化反應(燃燒)產生的水蒸氣和CO2...等,會與碳反應生成H2和CO,從而完成固體燃料向氣體燃料的轉變,此過程為還原反應(吸熱反應),溫度越高則反應越劇烈,而當溫度低於800℃後,反應基本處於停滯狀態。

固定床氣化爐流程介紹—主要為上吸式氣化爐及下吸式氣化爐
  • 上吸式氣化爐反應層由上至下依序為乾燥層、熱解層、還原層及氧化層。生物質從頂部加入氣化爐中,先被加熱乾燥,然後受熱發生熱解,析出大量揮發分,固體碳依序進人下方的還原層和氧化層。氣化劑則是從下部供給,先與固體碳進行氧化反應,放出熱量使氣流和床層溫度迅速升高,氣流中全是燃燒產物。進人還原層後,燃燒產物與碳發生還原反應,吸熱使得溫度降低,當溫度降低到800℃以下,反應速率變得緩慢以至停止。氣流繼續上行,為燃料熱解和乾燥提供熱量。
  • 下吸式氣化爐反應層由上至下依序為乾燥層、熱解層、氧化層及還原層。根據氣化劑供給的位置不同,有兩種形式的下吸式氣化爐:一是帶有中間縮口段的下吸式氣化爐,氣化劑由中部的縮口段偏上供入;二是無中間縮口段的下吸式氣化爐,氣化劑由上部供入。下吸式氣化爐的工作原理與上吸式基本相同,只是燃料乾燥和熱解所需的熱量來自下部的氧化層。