[实用新型]一种下吸式生物质气化实验方法专用实验装置

说明书

一种下吸式生物质气化实验方法专用实验装置，通过设置物料承载篦，使气化炉内处于燃烧状态的生物质物料具有灰层、还原层、氧化层及干燥层，将还原层与氧化层进行分离，对氧化层与还原层之间的气体进行气体成分分析，对气化炉内充氮气使火焰急速熄灭，对还原层及氧化层内的生物质物料进行物料成分分析，该方法通过人为干涉，对气化炉内产生气体、尤其焦油的氧化还原层进行分层，进而直接在气体根源处获得原始气体，从而在原始气体的基础上对气体成分及热值进行分析，通过该方法进行分析，可模拟自然状态下的工况，获得准确数据，为后续焦油及热值损失的研究解决提供基础。

技术领域

本实用新型涉及一种下吸式生物质气化实验方法专用实验装置，属于生物质燃料试验领域。

背景技术

生物质是一种可以与环境协调发展的可再生能源，具有巨大的发展潜力，生物质气化是清洁高效利用生物质能的有效途径。生物质气化是固体生物质在高温条件下，与气化剂(空气等)反应得到小分子可燃气体，主要包括干燥、热解、氧化和还原四个反应过程。

下吸式气化生物质装置是在农村集中供气及小型生物质发电中得到了广泛应用的下吸式气化设备，结构原理如图所示，反应过程中，炉内的物料自上而下分为干燥层、热解氧化层、还原层、灰层。

生物质原料连同气化剂(空气)进入气化设备，在热量的作用下，首先被干燥，析出生物质所含的水分，此区域为干燥区。

然后在温度超过150℃左右开始发生热解反应，在这个过程中，组成生物质的高分子碳氢化合物的链被打碎，析出生物质中的挥发分，留下木炭构成进一步反应的床层。在热解过程中，挥发分与共同加入的助燃剂(空气等)接触并发生氧化反应，燃烧产生火焰，将固定碳和灰粒包围，部分炙热的碳也会在此区域燃烧，燃烧过程将产生大量的CO2并释放热量，为热解和还原反应供应足够的能量。由于热解与氧化层相互交叉，界限不明显，因此常将此两层合并为热解氧化层，此层的温度范围为150℃-1100℃。此区域主要的化学反应为：

CH_aO_bN_c→C+H₂O+CO+CO₂+焦油

C+O₂＝CO₂

2C+O₂＝2CO

2C+O₂＝2CO

还原层位于氧化层的下方，氧化层生成的水蒸气、二氧化碳与此层中的碳反应，生成氢、一氧化碳和甲烷等可燃气体，同时产生少量高分子量焦油。还原区的温度范围为1100℃-600℃。此区域主要的化学反应为：

C+CO₂＝2CO

C+H₂O＝CO+H₂

CO+H₂O＝CO₂+H₂

C+2H₂＝CH₄

设备最下层为灰层，该阶段主要剩余物是灰渣和残碳，气化反应到此基本结束，惰性区具有粗滤作用，气化产生的生物质燃气经过此层过滤后直接通向净化系统。此区间温度范围是600℃-500℃。