作為氣化劑的空氣從氣化爐側(cè)壁空氣噴嘴吹入,其產(chǎn)出氣的流動方向與物料下落的方向一致,故下吸式氣化爐也稱為順流式氣化爐。吹入的空氣與物料混合燃燒,這一區(qū)域稱為氧化區(qū),溫度約為900~1200℃,產(chǎn)生的熱量用于支持熱解區(qū)裂解反應和還原區(qū)還原反應的進行;氧化區(qū)的上部為熱解區(qū),溫度約為300~700℃,在這一區(qū)域,生物質(zhì)中的揮發(fā)分(裂解氣、焦油以及水分)分離出來;熱解區(qū)的上部為干燥區(qū),物料在此區(qū)域被預熱;在氧化區(qū)的下部為還原區(qū),氧化區(qū)產(chǎn)生的CO2和碳、水蒸氣在這一區(qū)域進行還原反應,同時殘余的焦油在此區(qū)域發(fā)生裂解反應,產(chǎn)生以CO和H2為主的產(chǎn)出氣,這一區(qū)域的溫度約為700~900℃。由于來自熱解區(qū)富含焦油的氣體須經(jīng)過高溫氧化區(qū)和以熾熱焦炭為主的還原區(qū),氣體中的焦油在高溫下被裂解,從而使產(chǎn)出氣中的焦油大為減少。
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下吸式生物質(zhì)氣化爐的特點
a.為了使氧化區(qū)各部位的溫度均勻一致,不至于產(chǎn)生死區(qū)和過熱區(qū),從而保證焦油裂解反應最大限度地進行,下吸式氣化爐料斗下部的橫截面尺寸變小,這個部位即所謂的“喉部”,“喉部”尺寸的大小決定了氣化爐的產(chǎn)氣能力和產(chǎn)氣品質(zhì)。
b.為保證物料與空氣的充分混合,在“喉部”布置多個空氣噴嘴。一般有外噴(空氣由喉部外向中心噴射)和內(nèi)噴(空氣由喉部中心供氣管向外噴)兩種布置形式,其中第一種形式應用較多。
c.在料斗外壁,多數(shù)下吸式氣化爐為增大換熱面積而焊有翅片,目的是用產(chǎn)出氣的熱量預熱料斗中的物料,同時也降低了產(chǎn)出氣的溫度,提高氣化爐的熱效率。
d.由于還原區(qū)位于氧化區(qū)下部以及高溫區(qū)裂解反應的存在,使下吸式氣化爐內(nèi)產(chǎn)生了火焰溫度穩(wěn)定效應。即當反應溫度偏高時,作為吸熱的還原反應相對加劇,從而降低了氣體溫度;當反應溫度偏低時,還原反應相對減緩,放熱的氧化反應占優(yōu)勢,又使氣體溫度升高,火焰溫度的穩(wěn)定在800~1200℃,這樣產(chǎn)出氣成分也相對穩(wěn)定。
e.由于截面積較小的“喉部”的存在,使下吸式氣化爐在負荷適應能力方面受到了一定的限制,同樣外形尺寸條件下,其產(chǎn)氣能力要低于其它結(jié)構(gòu)形式的氣化爐,尤其是上吸式氣化爐。