生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)

2024年2月21日發(fā)(作者：我向往的地方)

7.1.氣化發(fā)電的工作原理及工藝流程

7.1.1化發(fā)電工作原理

生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的基本原理是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)猓倮每扇細(xì)馔苿?dòng)燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。它既能解決生物質(zhì)難于燃用而又分布分散的缺點(diǎn)，又可以充分發(fā)揮燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)設(shè)備緊湊而污染少的優(yōu)點(diǎn)，所以是生物質(zhì)能最有效最潔凈的利用方法之一。

氣化發(fā)電過程包括三個(gè)方面，一是生物質(zhì)氣化，把固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料；二是氣體凈化，氣化出來的燃?xì)舛紟в幸欢ǖ碾s質(zhì)，包括灰份、焦炭和焦油等，需經(jīng)過凈化系統(tǒng)把雜質(zhì)除去，以保證燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行；三是燃?xì)獍l(fā)電，利用燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)進(jìn)行發(fā)電，有的工藝為了提高發(fā)電效率，發(fā)電過程可以增加余熱鍋爐和蒸汽輪機(jī)。

生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是生物質(zhì)能利用中有別于其他可再生能源的獨(dú)特方式，具有三個(gè)方面特點(diǎn)：一是技術(shù)有充分的靈活性，由于生物質(zhì)氣化發(fā)電可以采用內(nèi)燃機(jī)，也可以采用燃?xì)廨啓C(jī)，甚至結(jié)合余熱鍋爐和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，所以生物質(zhì)氣化發(fā)電可以根據(jù)規(guī)模的大小選用合適的發(fā)電設(shè)備，保證在任何規(guī)模下都有合理的發(fā)電效率。這一技術(shù)的靈活性能很好地滿足生物質(zhì)分散利用的特點(diǎn)；二是具有較好的潔凈性，生物質(zhì)本身屬可再生能源，可以有效地減少CO2、SO2等有害氣體的排放。而氣化過程一般溫度較低（大約在700-900oC），NOx的生成量很少，所以能有效控制NOx的排放；三是經(jīng)濟(jì)性，生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的靈活性，可以保證該技術(shù)在小規(guī)模下有效好的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)燃?xì)獍l(fā)電過程簡(jiǎn)單，設(shè)備緊湊，也使生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)比其他可再生能源發(fā)電技術(shù)投資更小，所以總的來說，生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是所有可再生能源技術(shù)中最經(jīng)濟(jì)的發(fā)電技術(shù)，綜合的發(fā)電成本已接近小型常規(guī)能源的發(fā)電水平。典型的生物質(zhì)氣化發(fā)電工藝流程如圖7-1所示。

生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化發(fā)電裝置主要由進(jìn)料機(jī)構(gòu)，燃?xì)獍l(fā)生裝置，燃?xì)鈨艋b置，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組、控制裝置及廢水處理設(shè)備六部分組成：

進(jìn)料機(jī)構(gòu)：進(jìn)料機(jī)構(gòu)采用螺旋加料器，動(dòng)力設(shè)備是電磁調(diào)速電機(jī)。螺旋加料器既便于連續(xù)均勻進(jìn)料，又能有效地將氣化爐同外部隔絕密封起來，使氣化所需空氣只由進(jìn)風(fēng)機(jī)控制進(jìn)入氣化爐，電磁調(diào)速電機(jī)則可任意調(diào)節(jié)生物質(zhì)進(jìn)料量。

燃?xì)獍l(fā)生裝置： 氣化裝置可采用循環(huán)流化床氣化爐或其他可連續(xù)運(yùn)行的氣化爐，它主要由進(jìn)風(fēng)機(jī)，氣化爐和排渣螺旋構(gòu)成。生物質(zhì)在氣化爐中經(jīng)高溫?zé)峤鈿饣煽扇細(xì)怏w，氣化后剩余的灰份則由排渣螺旋及時(shí)排出爐外。

燃?xì)鈨艋b置： 燃?xì)庑杞?jīng)凈化處理后才能用于發(fā)電，燃?xì)鈨艋ǔ龎m、除灰和除焦油等過程。為了保證凈化效果，該裝置可采用多級(jí)除塵技術(shù)：例如慣性除塵器、旋風(fēng)分離器、文氏管除塵器、電除塵等，經(jīng)過多級(jí)除塵，燃?xì)庵械墓腆w顆粒和微細(xì)粉塵基本被清洗干凈，除塵效果較為徹底；燃?xì)庵械慕褂筒捎梦胶退吹霓k法進(jìn)行清除，主要設(shè)備是兩個(gè)串聯(lián)起來的噴淋洗氣塔。

圖7-1氣化發(fā)電系統(tǒng)流程圖

燃?xì)獍l(fā)電裝置：可采用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組或燃?xì)廨啓C(jī)。由于目前國(guó)內(nèi)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的最大功率只有200kW,故大于200kW發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可由多臺(tái)200kW的發(fā)電機(jī)并聯(lián)而組成。燃?xì)廨啓C(jī)必須根據(jù)燃?xì)獾囊筮M(jìn)行相應(yīng)的改造，目前該項(xiàng)技術(shù)國(guó)內(nèi)還未開展，國(guó)外技術(shù)也不成熟，所以成本較高。

控制裝置：由電控柜，熱電偶及溫度顯示表，壓力表及風(fēng)量控制閥所構(gòu)成。在用戶需要實(shí)業(yè)可增加相應(yīng)的電腦監(jiān)控系統(tǒng)。

廢水處理設(shè)備：采用過濾吸附、生物處理或化學(xué)、電凝聚等辦法處理廢水，處理后的廢水可以循環(huán)使用。

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7.1.2生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的分類

生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)由于采用氣化技術(shù)和燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)的不同，其系統(tǒng)構(gòu)成和工藝過程有很大的差別。從氣化形式上看，生物質(zhì)氣化過程可以分成為固定床和流化床兩大類，固定床氣化包括上吸式氣化、下吸式氣化和開心層下式氣化三種，現(xiàn)在這三種形式的氣化發(fā)電系統(tǒng)都有代表性的產(chǎn)品。流化床氣化包括鼓泡床氣化、循環(huán)流化床氣化及雙流化床氣化三種。這三種氣化發(fā)電工藝目前都有研究，其中研究和應(yīng)用最多是循環(huán)流化床氣化發(fā)電系統(tǒng)。（另外，國(guó)際上為了實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的氣化發(fā)電方式，提高氣化發(fā)電效率，正在極積開發(fā)高壓流化床氣化發(fā)電工藝。）

從燃?xì)獍l(fā)電過程上看，氣化發(fā)電可分為內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)及燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)以簡(jiǎn)單的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組為主，可單獨(dú)燃用低熱值燃?xì)猓部梢匀細(xì)狻⒂蛢捎茫奶攸c(diǎn)是設(shè)備緊湊，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、技術(shù)較成熟、可靠；燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)采用低熱值燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)庑柙鰤海駝t發(fā)電效率較低，由于燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)燃?xì)赓|(zhì)量要求高，并且需有較高的自動(dòng)化控制水平和燃?xì)廨啓C(jī)改造技術(shù)，所以一般單獨(dú)采用燃?xì)廨啓C(jī)的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)較少。燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是在內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的基礎(chǔ)上增加余熱蒸汽的聯(lián)合循環(huán)，該種系統(tǒng)可以有效地提高發(fā)電效率。一般來說，燃?xì)狻羝?lián)系循環(huán)的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)采用的是燃?xì)廨啺l(fā)電設(shè)備，而且最好的氣化方式是高壓氣化，構(gòu)成的系統(tǒng)稱為生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)（B/IGCC）。它的一般系統(tǒng)效率可以達(dá)40%以上，是目前發(fā)達(dá)國(guó)家重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

傳統(tǒng)的B/IGCC技術(shù)包括生物質(zhì)氣化，氣體凈化，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電及蒸汽輪機(jī)發(fā)電。由于生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂档停s1200kcal/m3），爐子出口氣體溫度較高（800℃以上），要使IGCC具有較高的效率，必須具備兩個(gè)條件，一是燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)之前不能降溫，二是燃?xì)獗仨毷歉邏旱摹＿@就要求系統(tǒng)必須采用生物質(zhì)高壓氣化和燃?xì)飧?/p>

溫凈化兩種技術(shù)才能使IGCC的總體效率達(dá)到較高水平（>40%），否則，如果采用一般的常壓氣化和燃?xì)饨禍貎艋捎跉饣屎蛶嚎s的燃?xì)廨啓C(jī)效率都較低，氣體的整體效率一般都低于35%。

從純技術(shù)的角度看，生物質(zhì)IGCC技術(shù)可以大大地提高生物質(zhì)氣化發(fā)電的總效率。目前國(guó)際上有很多先進(jìn)國(guó)家開展這方面研究，如美國(guó)Battelle (63MW)和夏威夷（6MW）項(xiàng)目，歐洲英國(guó)（8MW）和芬蘭（6MW）的示范工程等，但由于焦油處理技術(shù)與燃?xì)廨啓C(jī)改造技術(shù)難度很高，仍存在很多問題，如系統(tǒng)未成熟，造價(jià)也很高，限制了其應(yīng)用推廣。以意大利12MW 的IGCC示范項(xiàng)目為例，發(fā)電效率約為31.7%，但建設(shè)成本高達(dá)25000元/kW，發(fā)電成本約1.2元/kW.h，實(shí)用性仍很差。

近年來，歐洲為了解決開展了新的氣化發(fā)電工藝研究(JOULE II項(xiàng)目)，如比利時(shí)（2.5MW）和奧地利（TINA,6MW）開展的生物質(zhì)氣化與外燃式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)。它的主要目的是發(fā)展適合于中小型規(guī)模使用的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)，解決B/IGGCC過程中碰的難題，提高生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的實(shí)用性，它的基本原理是生物質(zhì)氣化后，燃?xì)獠恍杞?jīng)過交貨除焦，直接在燃燒器中燃燒，燃燒后的煙氣用來加熱高壓的空氣，最后由高溫高壓空氣推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，該技術(shù)路線的最大優(yōu)點(diǎn)是避開了高溫除塵及除焦兩大難題，但最大的難題是高溫空氣拱熱設(shè)備的材料和工藝問題。由于該項(xiàng)目的設(shè)備可靠性和造價(jià)問題，目前還很難進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用（圖7-2）

圖7-2 Free Un流程

從發(fā)電規(guī)模上分，生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)可分為小型、中型、大型三種，小型氣化發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)單靈活，主要功能為農(nóng)村照明或作為中小企業(yè)的自備發(fā)電機(jī)組，它所需的生物質(zhì)數(shù)量較多少，種類單一，所以可以根據(jù)不同生物質(zhì)形狀選用合適的氣化設(shè)備，一般發(fā)電功率，<200KW。

中型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)主要作為大中型企業(yè)的自備電站或小型上網(wǎng)電站，它可以適用于一種或多種不同的生物質(zhì)，所需的生物質(zhì)數(shù)量較多。需要粉碎、烘干等預(yù)處理，所采用的氣化方式主要以流化床氣化為主，中型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)用途廣泛，適用性強(qiáng)，是當(dāng)前生物質(zhì)氣化技術(shù)的主要方式，功率規(guī)模一般在500~3000KW之間。

大型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)主要功能是作為上網(wǎng)電站，它可以適用的生物質(zhì)較為廣泛，所需的生物質(zhì)數(shù)量巨大，必須配套專門的生物質(zhì)供應(yīng)中心和預(yù)處理中心，是今后生物質(zhì)利用的主要方面。大型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)功率一般在5000KW以上，雖然與常規(guī)能源比仍顯得非常小，但在生物質(zhì)能發(fā)展成熟后，它將是今后替代常規(guī)能源電力的主要方式之一。

表7-1各種生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)

規(guī)模

小型系統(tǒng)

功率＜200KW

氣化過程

固定床氣化

流化床氣化

發(fā)電過程

內(nèi)燃機(jī)組

微型燃?xì)廨啓C(jī)

主要用途

農(nóng)村用電

中小企業(yè)用電

中型系統(tǒng)

500KW＜功率3000KW

常壓流化床氣化 內(nèi)燃機(jī)

大中企業(yè)自備電站、小型上網(wǎng)電站

常壓流化床氣化、

大型系統(tǒng)＞5000KW 高壓流化床氣化、

雙流化床氣化

內(nèi)燃機(jī)+蒸汽輪機(jī)

燃?xì)廨啓C(jī)+蒸汽輪機(jī)

上網(wǎng)電站、獨(dú)立能源系統(tǒng)

在中國(guó)目前條件下研究開發(fā)與國(guó)外相同技術(shù)路線的B/IGCC的大型氣化發(fā)電系統(tǒng)，由于資金和技術(shù)問題，將更加較困難。由于我國(guó)工業(yè)水平的限制，目前，我國(guó)小型燃?xì)廨啓C(jī)（﹤5000kW）的效率僅有25%左右（僅能用于天燃?xì)饣蚴停绻玫蜔嶂禋怏w，效率更低），而且燃汽輪機(jī)對(duì)燃?xì)鈪?shù)要求很高（進(jìn)口燃?xì)釮2S﹤200mg/N m3，萘﹤100mg/N m3，HCN﹤150mg/N m3，焦油與雜質(zhì)﹤100mg/N m3）。而國(guó)外的燃汽輪機(jī)的造價(jià)很高，單位造價(jià)約達(dá)7000元/KW左右(系統(tǒng)造價(jià)將達(dá)15000元/ kW以上)。另外，由于我國(guó)仍未開展生物質(zhì)高壓氣化的研究，所以在我國(guó)如果研究傳統(tǒng)的B/IGCC系統(tǒng)，以目前的水平其效率將低于30%，而且有很多一時(shí)難以解決的技術(shù)問題。

針對(duì)目前我國(guó)具體實(shí)際，采用氣體內(nèi)燃機(jī)代替燃?xì)廨啓C(jī)，其它部分基本相同的生物質(zhì)氣化發(fā)電過程，不失為解決我國(guó)生物質(zhì)氣化發(fā)電規(guī)模化發(fā)展的有效手段。一方面，采用氣體內(nèi)燃機(jī)可降低對(duì)燃?xì)怆s質(zhì)的要求（焦油與雜質(zhì)含量﹤100mg/N m3即可），可以大大減少技術(shù)難度。另一方面，避免了調(diào)控相當(dāng)復(fù)雜的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，大大降低系統(tǒng)的成本。從技術(shù)性能上看，這種氣化及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在常壓氣化下整體發(fā)電效率可達(dá)28%—30%左右，只比傳統(tǒng)的低壓IGCC降低3%—5%。但由于系統(tǒng)簡(jiǎn)單，技術(shù)難度小，單位投資和造價(jià)大大降低（約5000元/kW）；更重要的是，這種技術(shù)方案更適合于我國(guó)目前的工業(yè)水平，設(shè)備可以全部國(guó)產(chǎn)化，適合于發(fā)展分散的、獨(dú)立的生物質(zhì)能源利用體系，可以形成我國(guó)自己的產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展中國(guó)家大范圍處理生物質(zhì)中有更廣闊的應(yīng)用前景。

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7.2生物質(zhì)氣化發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)

7.2.1生物質(zhì)氣化工藝的設(shè)計(jì)與選用

生物質(zhì)的氣化有各種各樣的氣化工藝過程。從理論上講，任何一種氣化工藝都可以構(gòu)成生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)。但從氣化發(fā)電的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，生物質(zhì)氣化發(fā)電要求達(dá)到發(fā)電頻率穩(wěn)定、發(fā)電負(fù)荷連續(xù)可調(diào)兩個(gè)基本要求，所以對(duì)氣化設(shè)備而言，它必須達(dá)到燃?xì)赓|(zhì)量穩(wěn)定，燃?xì)猱a(chǎn)量可調(diào)，而且必須參連續(xù)運(yùn)行。在這些前提下，氣化能量轉(zhuǎn)換效率的高低是氣化發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行成本的才是關(guān)鍵所在。

氣化形式選定以后，從系統(tǒng)匹配的角度考慮，氣化設(shè)備應(yīng)滿足以下要求：

（1）產(chǎn)氣盡可能干凈，以減少后處理系統(tǒng)的復(fù)雜性，使焦油含量達(dá)到內(nèi)燃機(jī)允許的程度。如果后續(xù)凈化系統(tǒng)選用催化裂解工藝，還要盡可能使原始?xì)庵械慕褂途哂幸子诖呋呀獾奶攸c(diǎn)；

（2）產(chǎn)氣熱值要高而且穩(wěn)定，以提高內(nèi)燃機(jī)的輸出功率，增大整個(gè)系統(tǒng)的效率；

（3）設(shè)計(jì)氣化爐本體及加料排渣系統(tǒng)，應(yīng)充分考慮原料特性，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行；

（4）充分利用顯熱，提高能量利用率。

表7-2是各種氣化爐的特性，是氣化發(fā)電系統(tǒng)選擇氣化爐形式和控制運(yùn)行參數(shù)的制約條件。

表7-2幾種氣化形式對(duì)氣化發(fā)電系統(tǒng)性能的影響

上吸式 下吸式 鼓泡流化床 循環(huán)流化床

適應(yīng)不同形狀尺寸原料、含 水量在15-45%間大塊原料不經(jīng)預(yù)處理可直接使用。

原料尺寸控制較嚴(yán)，需預(yù)處理過程。

能適應(yīng)不同種類的原料，但要求為細(xì)顆粒，原料需預(yù)處理過程。

原料適應(yīng)性

可穩(wěn)定運(yùn)行。

燃?xì)馓攸c(diǎn)

后處理過程的簡(jiǎn)單性

H2和CnHm含量少，CO2含量

H2含量增加。焦油經(jīng)高與直徑相同的固定床比，產(chǎn)氣量大4倍，焦油較少，燃?xì)獬煞址€(wěn)定，后處理過程簡(jiǎn)單。

焦油含量少, 產(chǎn)氣量大,氣體熱值比固定床氣化爐高40%左右。后處理簡(jiǎn)單。 高，焦油含量高，溫區(qū)裂解，含需要復(fù)雜凈化處理。

量減

少。

設(shè)備實(shí)用性、單爐生產(chǎn)能力、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、制造維修費(fèi)用

生產(chǎn)強(qiáng)度小。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制造容易

小

生產(chǎn)強(qiáng)度生產(chǎn)強(qiáng)度是固定床的4倍，但受氣流速度生產(chǎn)強(qiáng)度是固定床的8-10倍，流化床的2倍，單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)加料。

的限制。故障處理容易，位容積的生產(chǎn)能力最大。故維修費(fèi)用低 障處理容易，維修費(fèi)用低。

操作安全穩(wěn)定。負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度受氣速的限制。

負(fù)荷適應(yīng)能力強(qiáng)，啟動(dòng)、停車容易，調(diào)節(jié)范圍大，運(yùn)行平穩(wěn)。

與發(fā)電系統(tǒng)的匹配性

工作安全、穩(wěn)定。

安全、穩(wěn)定。

從實(shí)際應(yīng)用上考慮，固定床氣化爐比較合適于小型、間隙性運(yùn)行的氣化發(fā)電系統(tǒng)，它的最大優(yōu)點(diǎn)是原料不用預(yù)處理，而具設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，燃?xì)庵泻伊枯^低，凈化可以采用簡(jiǎn)單的過濾方式，但它最大的缺點(diǎn)是固定床不便于放大，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，發(fā)電成本一般較高。另外，固定床由于加料和排灰問題，不便于設(shè)計(jì)為連續(xù)運(yùn)行的方式，對(duì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行不利，而且燃?xì)赓|(zhì)量容易波動(dòng)，發(fā)電質(zhì)量不穩(wěn)定，這些方面都限制了固定床氣化技術(shù)在氣化發(fā)電系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，是小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的最大技術(shù)難題。

各種流化床氣化技術(shù)，包括鼓輪床、循環(huán)流化床、雙流化床等。是比較合造于氣化發(fā)電工藝的氣化技術(shù)，首先它運(yùn)行穩(wěn)定，包括燃?xì)赓|(zhì)量，加料與排渣等非常穩(wěn)定，而且流化床的運(yùn)行連續(xù)可調(diào)，最重要的一點(diǎn)是它便于放大，適于生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用。當(dāng)然，流化床也有兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)，一是原料需進(jìn)行預(yù)處理，使原料滿足流化床與加料的要求；二是流化床氣化產(chǎn)生燃?xì)庵酗w灰含量較高，不便于后續(xù)的燃?xì)鈨艋幚恚@兩方面都是目前生物質(zhì)流化床工業(yè)應(yīng)用正在研究解決主要內(nèi)容。

圖7-3 流化床氣化器

生物質(zhì)流化床氣化工藝有三種典型的形式，即鼓泡床氣化，循環(huán)流化床氣化及雙床氣化，（圖7-3~圖7-4），三種流化床氣化爐中以循環(huán)流氣化速度最快。它適用于較小的生物質(zhì)顆料，在大部人情況下它可以不必加流化床熱載體，所以它運(yùn)行最簡(jiǎn)單，但它的炭回流難以控制，在炭回流較少的情況下容易變成低速率的載流床。鼓泡床流化速度較慢，比較合適于顆粒較大的生物質(zhì)原料，而且一般必須增加熱截體。雙床系統(tǒng)是鼓泡床和循環(huán)流化床的結(jié)合，它把燃燒和氣化過程分開，燃燒床采用鼓泡床，氣化床采用循環(huán)流化床，兩床之間靠熱載體進(jìn)行傳熱，所以控制好熱截體的循環(huán)速度和加熱溫度是雙床系統(tǒng)最關(guān)鍵也是最難的技術(shù)。總的來說流化床氣化由于存在著飛灰和夾帶炭顆嚴(yán)重，運(yùn)行費(fèi)用較大等問題，它不適合于小型氣化發(fā)電系統(tǒng)，只適合于大中型氣化發(fā)電系統(tǒng)，所以研究小型的流化床氣化技術(shù)在生物質(zhì)能利用中很難有實(shí)際意義。

圖7-4 雙流化床氣化器

流化床氣化爐的放大設(shè)是大中型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用必解決的關(guān)鍵技術(shù)之一，由于一般氣化過程采用空氣作氣化分質(zhì)，所以流化床氣化爐的下部一般是燃燒的熱空氣中上部為燃?xì)饣旌蠚狻啥嫉臍怏w體積變化較大，為了保證流休床運(yùn)行在合理的流化速度范圍，一般設(shè)計(jì)時(shí)采用下部小，上部大的變戴面結(jié)構(gòu)。（如圖7-5）

圖7-5流化床氣化爐結(jié)構(gòu)示意圖

常壓流化床的放大有一定的限制，當(dāng)氣化發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電規(guī)模大于100MW以后，由于流化床氣化設(shè)備的體積過于龐大，加工氣化調(diào)諧和增壓燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電效率較低，常壓流化床已不能滿足氣化發(fā)電技術(shù)的要求，所以高壓氣化技術(shù)是氣化發(fā)電技術(shù)大型化和規(guī)模化發(fā)展的必然趨勢(shì)。表7-3是瑞典TPS公司對(duì)常壓及增加流化床（10-15atm）的理論計(jì)算結(jié)果比較，比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)循環(huán)流化床的出力達(dá)150MW以后，常壓流化床的直徑已達(dá)5500mm，而增壓流化床氣化爐直徑才2300mm，所以此時(shí)采用高壓流化床氣化技術(shù)又非常必要，需要說明的是，由于生物質(zhì)顆粒度的差別，對(duì)大部妥粉碎后的生物質(zhì)，實(shí)際設(shè)計(jì)選用的參數(shù)要比表7-3的結(jié)果保守得到。例如對(duì)粉碎后的秸桿或一般木屑，20MW的循環(huán)流化床直徑已達(dá)3000mm,而不是理論計(jì)算的2001mm，從這個(gè)角度出發(fā)，高壓氣化技術(shù)對(duì)大型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)顯得更為重要。

表7-3常壓、高壓流化床理論直徑比數(shù)

燃?xì)獬隽?

常壓流化床

高壓流化床（atm）

20MW

2100mm

1200mm

50MW

300mm

160mm

150MW

5500mm

2300mm