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[分享] 咖啡渣的热解气化作用

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发表于 2008-7-21 02:25:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
食品和饮料工业产生大量副产物,例如咖啡渣和茶渣,它们容易用来生产能量,或用就地设施,或用集中设施。以速溶咖啡为例,它的副产物咖啡渣每年产量有几百万吨之多。日本的一个工厂每年生产10,000吨咖啡渣。

  在日本,从2003年起一个研究项目在进行中,它开发新工艺去浓缩食品工业的含水量大的生物质,通过气化把浓缩的生物质转化为合成气体。浓缩工艺通常包括两步:首先湿生物质在油中脱水(水蒸发需求最小热量),然后对生物质进行轻微的去氧,以便提高它的能密度。经过浓缩后,生物质在一个两阶段反应器中被转化为生成气。在第一阶段,浓缩的生物质在蒸气中迅速被热解(热解式气化)。在第二阶段,热解的固体残留物(焦碳)被用空气燃烧。

  两阶段反应器系统的主要特点是,生物质热解和焦炭燃烧以及蒸气是互相分隔的。这样热解式气化生成的气体不会被焦炭燃料的烟气稀释,因此得到一种中热值气体。而且,由于不耽心生气体被烟所稀释,因此可用空气做焦碳燃料的氧化剂,而无需用昂贵的纯氧。

  气化的效率(生成气的化学能对生物质的化学能的比值)由生物质对生成和轻焦油(例如苯)的转化量决定。产生过量的焦炭会导致较低的效率,因为焦炭燃烧的热量比吸热解需求的热量多。因此,生成气的转化水平和质量(热值)以及较重的食油的密度是关健性因素。相反,当热解性气化中气体转化量高,而焦炭产出不能提供足够的热推动热解,一部分生成气(和/或较重的焦油)可引入燃烧器,支补充热量供应的不足。

  现时配热气化器的一个显著问题,是燃烧区和热解区之间的热传递如何实现。现在正在开发的配热气化器有好几种,但都有一个共同点。它们都用固体物质做燃烧区和热解区的热携带物。因此必须达到燃烧器和热解器之间的高物质传递率。所需的传递率是由热解器所需的热量决定的,因此,为了这一热量和质传递率最小化,通过优化热解器的运行状态去降低热需求,是很重要的。

  报告发表在《Biomass and Bioenergy》上的一个研究,探究了浓缩咖啡渣在不同的状态下热解性气化中发生的各种过程。为此实验中使用三种不同的实验室规模的反应器。实验结果显示,高度的转化率,即浓缩咖啡渣的88%碳基转化为挥发性物质和气体,可以在低至1073。K的温度下的快速热解达到。而且,转化程度不受蒸气的存在或密度影响。

  为了在配热气化器利用浓缩咖啡渣,高转化程度以及它不取决于蒸气密度,是一个合人意的特性。由于高转化程度,热解过程中产生的焦炭数量,几乎等于给热解器吸热反应供热的燃烧器所需的焦炭数量。另外,由于转化不受蒸气密度影响,热解器中作为携带物气体使用的蒸气,可以减少到仅够充分流化所需的最小量,并对转化程度没有不良作用,因而可得到较高的冷气体效率。一个根据实验结果的配热气化器数字模擬显示,这种系统的净冷气体效率可高达86%。
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发表于 2009-9-8 23:55:54 | 显示全部楼层
太专业了,看不懂
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发表于 2013-3-4 01:49:31 | 显示全部楼层
有什么办法可以解决一下咖啡渣堵下水道的问题呢?
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发表于 2013-3-13 15:46:54 | 显示全部楼层

RE: 咖啡渣的热解气化作用

0210 发表于 2013-3-4 01:49
有什么办法可以解决一下咖啡渣堵下水道的问题呢?

有……咖啡渣倒垃圾桶……
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