生物质反应器多参数在线分析

功能及技术参数

 

1、反应釜反应压力：满足安全压力要求，≤5MPa，

 

2、装填量：10~500L。

 

3、由生物气发生系统和生物气净化系统组成。

 

4、配有温度传感器，压力传感器、气体进样阀门、气体采样阀。气体粉尘浓度监控精度<100g/m3。压力传感器测量精度0.001Mpa。

 

5、出口气指标：CH4%>95%。配备连续监测产品气中的H2、SO2、NOX、CO、CO2、O2等气体浓度。

 

6、工作温度：0-100℃。

 

测量方法： CO/CO2/CH4/CnHm ---NDIR红外传感器技术、H2---TCD热导检测、O2---长寿命电化学气体传感器技术。

 

响应时间：≤10秒（NDIR）

 

自动校准：本仪器内置自动调零装置，可实现无标气自动校准

 

供电电源： 220V±44V 交流 50Hz±1Hz

 

 

 

输出信号：标准RS-232、DC 4~20mA电流输出

 

工作温度： 0～100℃

 

相对湿度： 5~85%

 

大气压力： 85~105 KPa。

 

预处理系统:由取样探头、雾过滤器组件、不锈钢结构大容积过滤器组件、除湿器、特制耐腐抽气泵、蠕动排液泵、精细过滤器流量控制器等组成。其功能：完成样气的净化、除尘、除湿、稳压、稳流，其过滤精度可达≤0.1u,。将符合要求的被测样气，送入分析仪器，确保了分析仪器工作的准确性和长期可靠性。

 

测式功能

 

采用非分光红外气体分析技术，长寿命电化学传感技术，及基于MEMS的热导技术，可同时测量煤气、生物燃气的热值，以及CO、CO2、CH4、H2、O2、CnHm等气体的体积浓度。

 

功能特点:

 

　　1) 同时测量气体成分及热值

 

　　可同时测量CO、CO2、CH4、H2、O2、CnHm等体积浓度，并自动计算、显示煤层气、天然气热值，替代燃烧法热值仪。

 

　　2) 测量准确度高

 

　　采用非分光红外气体分析技术和基于MEMS的热导技术。多组分测量气体间无交叉干扰：CnHm对CH4测量结果无干扰，CO、CO2、CH4对H2测量结果无干扰;受外界影响小，气体采样流量变化对H2热导传感器测量结果无影响。测量CnHm体积浓度，保证焦炉煤气、混合煤气、发生炉煤气、秸秆燃气等气体热值的准确性。

 

　　3) 便携式机身设计

 

　　便于携带，可同时满足工业现场测量和实验室气囊取样分析需求。

 

　　4) 电量智能化管理

 

　　软启动电源开关，电池电量智能化管理，避免仪器在低电量条件下工作。

 

　　5) 数据管理简捷

 

　　自动存储测量数据，具备查询、删除功能，可通过多种接口传输到上级集中控制系统。

 

　　6) 使用成本低

 

　　相较于奥式、色谱等气体分析技术，测量过程无需拆卸安装、耗费化学试剂等，结构简单，易于操作，无耗材。

 

适用范围:

 

钢铁、冶金、化工、煤气化，如高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气、水煤气、电石炉尾气、天然气等领域工业现场管道直接取样分析;新能源行业：生物发酵、生物裂解等气体成分测量;高校科研院所各种燃烧试验的气体取样分析等。

 

 

 

 

 

秸秆气化气化是在不*燃烧条件下，利用空气中的氧气或含氧物质作为气化剂，将生物质转化为含CO,H2,CH4等可燃气体的过程。根据其所处的气化环境可分为空气气化、富氧气化、水蒸气气化和热解气化，其中，空气气化技术是直接以空气位气化剂，气化效率较高，是目前应用广泛，也是所有气化技术中简单、经济的一种。

      秸秆气化炉是生物质气化的主要设备，常见的有固定床、流化床及携带床3种形式，以固定床气化炉应用广泛，固定床气化炉又可分为下吸式、上吸式、横吸式及开心式、密闭式几种类型。我公司目前主要致力于开心式和密闭式气化炉的研究开发，生产的气化炉可以对接老式的燃煤燃油锅炉、导热油炉、热交换器、烘干机、碳化机等等，应用十分广泛

 

生物质气化反应装置是指将生物质原料（柴薪、锯末、麦秆、稻草等）压制成型或简单破碎加工处理后，送入气化炉中，在欠氧的条件下进行气化裂解，从而得到的可燃气体，根据应用需要有时还要对产出气经行净化处理从而得到优质的产品气。

 

生物质气化原理是在一定的热力学条件下，借助于气化介质（空气、氧气或水蒸气等）的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原、重整反应，热解伴生的焦油进一步热裂化或催化裂化成为小分子碳氢化合物，获得CO、H2和CH4等气体。

 

由于生物质由纤维素、半纤维素、木质素、惰性灰等组成，含氧量和挥发份高，焦炭的活化性强，因此生物质与煤相比，具有更高的气化活性，更适合气化。生物质气化主要包括气化反应、合成气催化变换和气体分离净化过程（直接燃用的不用分离净化）。

 

生物质反应器多参数在线分析系统

 

生物质气化反应原理如图2-1所示：

 

生物质气化反应原理图

 

生物质气化化学反应式（以空气为气化介质）：

 

CH1.4O0.6+0.4O2+1.5N2=0.7CO+0.3CO2+0.6H2+0.1H2O+(1.5N2)

 

生物质气化的主要参数：

 

1）当量比：

 

理论当量比为0.28，由于原料与气化方式的不同，实际运行中，控制的当量比在0.2~0.28之间。

 

2）气体产率：

 

流化床气化炉的气体产率约为1.9～2.3Nm3/kg。

 

3）气化效率：

 

生物质燃料气化活性高，气化效率高，可达90％以上。

 

4）气体热值：

 

根据生物质原料的不同，所产生物质气的热值不同，参考《生物质燃气的成分分析表》表1所示为各种原材料的生物质燃气成分表：

 

表1 生物质燃气的成分分析表

 

 

 

燃料       H2

%     CO2%     O2

%     CH4

%     CO

%     CnHm

%     N2

%     Hg

kJ/m3

玉米芯   20.0 13.0 0.9  2.3  17.0 0.2  46.6 5317.6

茶壳       13.01     7.9  2.2  3.75 22.4 0.2  50.59     5298.5

木屑       13.76     10.5 0.4  4.04 23.4 1.0  46.9 6085.7

棉柴       11.5 11.6 1.5  1.92 22.7 0.2  50.58     4915.5

花生壳   21.0 17.6 0.8  2.1  15.5 0.9  42.1 5819.4

 

表2 几种典型燃气及燃-空混合气热工性质对比

 

气体种类       气体低位热值（kJ/m3）    理论空气量（m3/m3）      理论燃烧温度（℃）       燃-空混合气低位热值（kJ/m3）

天然气   36586    9.64 1970      3438

焦炉煤气       17615    4.21 1998      3381

混合煤气       13858    3.18 1986      3315

发生炉煤气   5735      1.19 1600      2618

沼气       21223    5.56

3191

秸秆生物质气      5316      0.9  1810      2798

优点

1）生物质可燃气除具有生物质燃料的一般特点外，还具有以下优点：

 

2）环保清洁型气体燃料；

 

3）燃烧特性好，燃尽率高；

 

4）含硫量极低，仅为燃料油的1/20左右，不用采取任何脱硫措施即可达到环保要求；

 

5）含氮量极低，燃烧时不用采取任何脱硝措施即可达到环保要求；

 

6）燃气含灰量低；

 

7）“0"排放：生物质燃烧排放的CO2与其在生长过程中吸收的CO2相同，且替代了化石能源，减少了净排放，根据《京都议定书》机制，生物质燃料CO2为生态“0"排放。

 

生物质可燃气的热值、主要成分、燃烧产物

 

1）生物质气体燃料的热值：一般为5～8MJ/m3；

 

2）生物质气体燃料的成分：其主要可燃成份为CO、H2和CH4和一些C2H4高分子碳氢化合物及少量焦油；

 

3）生物质气体燃料的燃烧产物：生物质气体燃料是一种可再生的环保清洁型能源，硫含量很低，主要燃烧产物为CO2、H2O、N2。

 

生物质可燃气的应用

 

生物质可燃气，即将生物质原料在生物质气化炉中通过高温气化，转化为生物质可燃气，替代燃料油或天然气应用于钢铁窑炉、玻璃窑炉、陶瓷窑炉等。

 

生物质可燃气的品质优于现在工业用的煤转气（水煤气）基本相当，含尘量和焦油含量更低、更环保。

 

工艺描述

 

生物质气化技术是我公司自主开发的新型生物应用技术