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生物能源 2020：用于双燃料柴油发电机组清洁合成气供给的新型木片气化工艺

费鲁吉奥·皮塔卢加

从 2011 年开始，创新型 SME Tecnoforest Ltd.（前身是热那亚大学的附属辅导机构）致力于测试现有技术，从而开发最新的小型木片气化技术，旨在确保电力供应以及林业和农业部门乡镇企业的热力自给自足 (www.tecnoforest.wordpress.com)。另一方面，下吸式气化炉和上吸式气化炉所共有的产品（合成气和生物炭）的高污染物含量已经变得显而易见，因为在缺乏难以负担的减排措施的情况下，阻碍其在农业和农业领域广泛渗透的主要障碍是：和可再生能源部门。由于 Tecnoforest Ltd. 最近开发了新颖的“间歇式”气化工艺，无焦油合成气从气化器的顶部喷嘴中释放出来，而由高度清洁的生物炭制成的固体残留物在底部产生，经官方认证证明，最不适合农艺和其他相当多样化的应用。所述过程以间歇方式在具有倾斜能力的反应器内进行，以便允许在该方法的顶部排出新的生物炭，之后可以立即重新启动替换的“气化循环”。详细信息在参考文献中给出。[6,7]。生产生物炭的气化炉的名称是 SynChar：可以在网站 [8] 上在线购买。SynChar 中的基本过程相同，依赖于自然对流，通常通过为反应器提供底部鼓风机（也可作为侧面安装的木片进料器，即料斗螺旋输送机机动装置），将其转换为强制空气连续操作。在这种情况下，无焦油合成气通常被输送到热水器燃烧器或输送到空气加热器。最合适的应用是温室供暖，甚至可能具有允许诱导环境空气中碳肥的明显优势，当然，仅限于日照时间。如果木片的尺寸保持在 1 到 3 厘米的范围内，并且其湿度含量不超过 25%，则气化过程似乎相当有效，正如由干净的灰烬制成的非常低的固体残留物所证明的那样。用于热应用的合成气发生器的名称是 SynBurner：参考文献中介绍了其主要特征和详细的性能数据。[6,7]。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、微压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之前的模式非常相似，但最重要的是，由于直接为固定式燃烧发动机提供燃料以进行热电联产（CHP ）。实现上述规定的反应器拥有 SynGen 的名称：其独特的特征之一，在目前木片气化炉的技术方案中特别突出，不仅适合用合成气供给火花点火发动机，而且还适合用合成气供给压缩点火（柴油）发动机。实际上，Tecnoforest Ltd.目前正在更简单的情况下追求后一种模式，柴油发动机通常属于双燃料类型，其中空气在阀门之前与合成气和少量液体燃料（例如废植物油）仅用于点火目的。目前正在研究的一种最奇特但确实具有挑战性的替代方式依赖于加速合成气自燃趋势的意图，即其十六烷值，由于合成气流在与空气预混合之前遇到氧化铁棉的催化作用，从而诱导气液 FP 反应（费托）的早期阶段。除了刚刚讨论的点火特性（在上述两种情况下，即“双燃料”也作为FP模式）之外，仍然需要进一步的实验来验证合成气是否达到“发动机级”质量。后一个问题并不要求焦油的存在，因为焦油的浓度已被明确确定为非常低，而是因为合成气流中可能夹带焦炭细颗粒。为了解决这个问题，在发动机进气之前安装了真正高效的多涡流旋风分离器。除了刚刚讨论的点火特性（在上述两种情况下，即“双燃料”也作为 FP 模式）之外，还实现了合成气的“发动机级”质量。后一个问题并不要求焦油的存在，因为焦油的浓度已被明确确定为非常低，而是因为合成气流中可能夹带焦炭细颗粒。为了解决这个问题，在发动机进气之前安装了真正高效的多涡流旋风分离器。除了刚刚讨论的点火特性（在上述两种情况下，即“双燃料”也作为 FP 模式）之外，还实现了合成气的“发动机级”质量。后一个问题并不要求焦油的存在，因为焦油的浓度已被明确确定为非常低，而是因为合成气流中可能夹带焦炭细颗粒。为了解决这个问题，在发动机进气之前安装了真正高效的多涡流旋风分离器。

• Tecnoforest woodchips gasification technologies:

• ‘SynChar’ reactor is at left (biochar producer)

• ‘SynBurner’ reactor is at center (syngas producer)

• At right, the small-scale ‘Mini SynChar’ is visible

‘Syngen’ gasifier (140 kWth) for CHP generation electrical power genset driven by diesel (1500 rpm, 30 kWel) Under many aspects, reactor SynGen appears as quite peculiar ‘appropriate innovation’: indeed, it succeeds in overcoming the documented limitations of ordinary downdraft (and updraft) gasifiers without resorting to a more complex design, rather, by implementing a robust simplification of the technology. During this way, the poor syngas quality and therefore the tedious, frequent maintenance needs typically encountered when operating standard gasifiers, end up properly fixed with SynGen technology because of a really simple design and a particularly robust structure. Most vital features which counteract the formation of pyrolytic pollutants within the syngas are the ‘floating hearth’ provision and therefore the small volume, inside the reactor, occupied by the woodchip column [6,7]. Recently, at Tecnoforest Gasification Lab, all the above aspects associated with reactor SynGen, especially its remarkable reliability in safely sustaining continuous operation for extended time periods, are deemed capable justify the feeding of its produced gas into a diesel driving an electrical generator. The facility generating unit is now undergoing performance tests which can be reported and discussed within the detailed presentation