海岸带管理杂志

抽象的

一种新型木屑气化工艺，用于双燃料柴油发电机组的清洁合成气供给

费鲁吉奥·皮塔卢加，

自 2011 年以来，创新型中小企业 Tecnoforest Ltd.（前身是热那亚大学的学术分支）一直致力于测试现有的小型木屑气化技术并开发新的技术，旨在确保林业和农业领域的农村企业实现电力和热能自给自足（www.tecnoforest.wordpress.com）。另一方面，其产品（合成气和生物炭）污染物含量高，无论是下吸式气化炉还是上吸式气化炉都如此，这显然是阻碍其在农业和可再生能源领域广泛普及的主要障碍，因为缺乏难以承受的减排措施。
得益于 Tecnoforest Ltd. 最近开发的新型“批量”气化工艺，气化器顶部喷嘴释放出不含焦油的合成气，而底部则产生由高度清洁的生物炭组成的固体残留物，经官方认证，这些残留物完全适用于农学和其他相当多样化的应用。该工艺以批量方式在具有倾斜能力的反应器内进行，以便在工艺结束时排出热生物炭，之后可以立即重新启动新的“气化循环”。详情见参考文献 [6,7]。生产生物炭的气化器名为 SynChar：可在网站 [8] 在线购买。通过在反应器中安装底部鼓风机以及侧面安装的木屑进料器（即料斗螺旋机动装置），可以将 SynChar 中依赖自然对流的相同基本工艺转换为强制空气连续运行。在这种情况下，无焦油合成气可以送入热水器燃烧器或输送到空气加热器。最适合的应用是温室加热，甚至可能具有允许诱导环境空气碳肥化的明显优势，当然，仅限于日照时间。如果木屑的尺寸保持在 1 至 3 厘米范围内，且其湿度含量不超过 25%，则气化过程非常高效，固体残留物非常少，仅由干净的灰烬组成，证明了这一点。用于热应用的合成气发生器的名称是 SynBurner：其主要特性和详细性能数据在参考文献 [6,7] 中介绍。它也可以在网站 [8] 上在线购买。
SynBurner 反应器中发生的鼓风机驱动、略微加压的气化过程最近被重新设计为抽吸操作配置。除了压力（现在低于大气压）之外，后一种模式在设计和功能上与前一种模式非常相似，但最重要的是，它允许以这种方式直接为热电联产 (CHP) 的固定内燃机提供燃料。实现上述规定的反应器被称为 SynGen：其独特之处之一，在目前的木屑气化器技术方案中真正独一无二的，是不仅适合用合成气为火花点火发动机提供燃料，还适合用合成气为压燃（柴油）发动机提供燃料。实际上，Tecnoforest Ltd. 目前正在采用的正是后一种模式。在更简单的情况下，柴油发动机通常属于双燃料类型，其中空气在进气阀前与合成气预混合，并注入少量液体燃料（例如废植物油）仅用于点火目的。目前正在研究一种非常特殊但极具挑战性的替代方法，该方法依赖于增加合成气自燃趋势（即十六烷值）的目的，即通过诱导气液 FP 反应（费托反应）的早期阶段，这要归功于合成气流在与空气预混合之前遇到的氧化铁丝的催化作用。除了刚刚讨论的点火特性（在上述两种情况下，
即“双燃料”和 FP 模式）之外，还需要进一步的实验来验证合成气是否达到“发动机级”质量。后一个问题与焦油的存在无关，因为焦油的浓度已被确定为非常低，而与合成气流中可能夹带的炭细颗粒有关。为了解决这个问题，在发动机进气口前安装了一个非常高效的多涡旋旋风分离器。
从许多方面来看，SynGen 反应器似乎是一种非常独特的“适当创新”：事实上，它成功地克服了标准下吸式（和上吸式）气化炉众所周知的局限性，而无需采用更复杂的设计，而是通过对技术进行大力简化。这样，由于 SynGen 技术的设计和结构非常简单，因此在操作标准气化炉时通常会遇到的合成气质量差和繁琐、频繁的维护需求，这些都得到了妥善解决。抵消合成气中热解污染物形成的最重要特征是“浮动炉床”装置和反应器内部木屑柱所占的小体积 [6,7]。最近，在 Tecnoforest 气化实验室，与 SynGen 反应器相关的所有上述方面，特别是其在安全维持长时间连续运行方面的卓越可靠性，被认为足以证明将其产生的气体输送到驱动发电机的柴油发动机中是合理的。发电机组目前正在进行性能测试，将在详细的报告中进行报告和讨论。