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行业动态

蒸汽气化技术
发布时间:2022年06月18日

水蒸气是生物质还原反应和焦油裂解反应的主要反应物,采用水蒸气作为气化剂,还原反应(4)至(6)和(8)被加强,生产燃气中 H2 和 CO 含量将大幅增加,蒸汽气化一般配合两段式裂解重整,可以制取富 H2 燃气,并实现燃气中绝大部分焦油的裂解转化。

典型的蒸汽气化为奥地利维也纳科技大学学者Stefan Koppatz 采用双流化床蒸汽气化制取富 H2 燃气,其工艺结构如图 3 所示,生物质首先以蒸汽为气化剂对木质生物质进行气化,气化产生的碳粉进入燃烧反应器,与空气发生燃烧反应,为气化阶段提供反应所需热量,并促进焦油的热裂解[19] 

图 3 两段式蒸汽气化反应示意图

Fig. 3 Schematic diagram of two - stage steam gasification

国内大连理工大学 Gao Ningbo 等人采用多孔陶瓷介质作为裂解反应器,配合上吸式蒸汽热解气化制取富氢气燃气,试验研究了相关影响参数对燃气质量的影响作用,在小试试验情况下,燃气中 H的含量可以达到 50 % 以上[20]

以蒸汽重整为基础形成两段式热解气化,一段实现燃气的高效气化的同时,另一端实现燃气重整和焦油裂解,可以在不降低燃气生产效率的前提下,提高燃气品质,降低焦油含量,是生物质热解气化的重要研究方向,对于降低燃气中焦油含量,提高燃气品质具有重要意义。

4. 2 生物质天然气制备技术

生物质燃气主要成分为 H2 和 CO,属于热值较低的燃气,燃气进一步通过甲烷化反应合成 CH4 ,可以制备高质量的生物质合成天然气,目前在煤气化技术中,燃气甲烷化制备富 CH4 气体已经进行了深入的研究,然而,对于生物质燃气相关技术研究刚刚起步。

奥地利 Güssing 在 2008 年成功运行了基于流化床甲烷化、利用生物质双流化床气化产生的合成气,经过脱除焦油、脱硫、脱氮后,生产了达到天然气品质的 Bio - SNG,是世界上首次示范利用生物质热解气化路线生产 Bio - SNG 的成套完整工艺,工艺流程如图 4 所示。 生物质原料首先通过双流化床气化,产生生物质燃气,燃气经过净化系统脱除灰分、焦油和其他杂质后,进入流化床甲烷化反应器,进行甲烷化反应生成 Bio - SNG。

图 4 Güssing 双流化床气化制备 Bio - SNG 示范工程流程

Fig. 4 The Güssing process of double fluidized bed for Bio - SNG

国内对于相关技术还处于试验研究阶段。 Bio - SNG 中 CH4 浓度超过70 % 以上,则热值将达到 25 080 kJ /m3 以上,可以替代常规天然气,提供民用、车用和工业用能[21-23]