气化是如何工作的

燃煤发电厂的核心是锅炉，煤在里面燃烧，把水变成蒸汽。下面的方程显示了燃烧煤的化学形式:C + O₂——>有限公司₂．煤不是由纯碳构成的，而是由碳与许多其他元素结合而成的。尽管如此，煤炭的碳含量仍然很高，而且正是这种碳在燃烧中与氧气结合，产生了二氧化碳，这是全球变暖的罪魁祸首。煤炭燃烧的其他副产品包括硫氧化物、氮氧化物、汞和自然产生的放射性物质。

融合了气化的发电厂的核心不是一个锅炉，而是一个气化炉这是一个圆柱形的压力容器，高约40英尺(12米)，宽约13英尺(4米)。原料从顶部进入气化炉，而蒸汽和氧气从下方进入。任何一种含碳物质都可以作为原料，但煤炭气化，当然需要煤。一个典型的气化工厂每天可以使用16000吨(14515吨)褐煤，褐煤是一种褐色的煤。

气化炉运行的温度和压力比燃煤锅炉更高——分别为2600华氏度(1427摄氏度)和1000磅/平方英寸(6895千帕斯卡)。这导致煤发生不同的化学反应。首先，煤炭中的碳部分氧化释放热量，帮助气化反应。第一个是热解这是由于煤的挥发性物质分解成几种气体，留下字符，一种类似木炭的物质。然后，还原反应将焦炭中剩余的碳转化为气态混合物合成气．

一氧化碳和氢气是合成气的两种主要成分。在一个过程中称为气体清除在美国，原料合成气要经过一个冷却室，冷却室可以用来分离不同的组件。清洗可以去除有害杂质，包括硫、汞和未转化的碳。甚至二氧化碳也可以从气体中提取出来，或者储存在地下，或者用于生产氨或甲醇。

这就留下了纯氢气和一氧化碳，它们可以在燃气轮机中干净地燃烧来发电。或者，一些发电厂通过镍催化剂将净化后的合成气转化为天然气，使一氧化碳和二氧化碳与游离氢气反应生成甲烷。这种“替代天然气”的性能和普通天然气一样，可以用来发电或为家庭和企业供暖。

但如果没有煤，气化仍然是可能的。你所需要的只是一些木头。

煤气化有时被称为“清洁煤”，因为它可以用来发电，而不会向大气中排放毒素和二氧化碳。但它仍然是基于不可再生的化石燃料。而且它仍然需要在地球上留下伤疤并留下有毒废料的采矿作业。木材气化——或者生物质气化更准确地说，可能会提供一种可行的替代方案。生物质被认为是一种可再生能源，因为它是由树木、作物甚至垃圾等有机材料制成的。

生物质气化的工作原理就像煤炭气化一样:原料进入气化炉，在低氧环境中烹饪含碳物质，产生合成气。原料一般分为以下四类:

原料的选择决定了气化炉的设计。生物质气化有三种常见的设计:上升气流、下降气流和交叉气流。在一个上升气流气化炉在美国，木材从上方进入气化室，落到炉排上，形成燃料堆。空气从炉排下方进入，向上流过燃料堆。合成气，也被称为发生炉煤气在生物质循环中，从室顶离开。在气流或crossdraft气化炉，空气和合成气可能在不同的位置进出。

燃料的选择和气化炉的设计影响合成气中化合物的相对比例。例如，麦秸放置在下吸式气化炉产生以下物质:

但置于下吸式气化炉中的木炭会产生以下物质:

[来源:Rajvanshi]。

现在你可以自己制作木质气化炉了。继续点击查看如何操作。

气化的一个吸引人的特点是它的可扩展性。位于坦帕东南部的波尔克发电厂是一个占地4300英亩(1740公顷)的气化工厂。它每小时将100吨(90.7公吨)煤转化为2.5亿瓦的电力，供大约6万户家庭和企业使用。福杰尔]。

但你不一定非要是一家大型公共事业公司才能进行气化实验。你可以用你在房子周围找到的材料建造一个简单的小型气化炉。YouTube上有一些关于这些自制装置的视频。例如，一段视频显示，一种涂料可以扮演气化反应发生的压力容器的角色。当合成气在密封的罐内产生时，它会通过一些简单的管道装置进入一个燃烧器罐内，在那里气体可以被点燃。

另一个有趣的视频展示了一个小团队根据美国联邦紧急事务管理局(FEMA)和橡树岭国家实验室准备的计划组装和操作木材气化炉。联邦应急管理局于1989年制定了这些计划，专门用于在发生石油紧急情况时进行小规模气化。该机构的报告包括详细的，说明说明的说明，制造，安装和操作下吸式生物质气化炉。(该报告的链接包含在下一页“拉方丹”(Lafontaine)下的来源列表中。)该装置需要一个镀锌金属垃圾桶，一个小金属桶，常见的管道配件和不锈钢搅拌碗，可以安装在车辆上，为内燃提供合成气。有了气化炉，车辆可以可靠地使用木屑或其他生物质作为燃料运行。

如果你对气化感兴趣，但不是自己动手类型，那么你可能要考虑从制造商购买气化单位。例如，新地平线公司销售的气化系统可以安装在家庭环境中。这些生物质气化锅炉可以为房屋、车库和其他建筑物供暖，并可以使用各种燃料，包括风干的木材、玉米棒子、锯末、木屑和任何一种颗粒。

无论如何，气化很可能会成为未来几十年最重要的能源替代品之一。这是使用煤炭的最清洁的方式，而且与生物质能等可再生能源一起使用也很有效。而且，由于气化的主要产物之一是氢气，这一过程为生产燃料电池和更清洁燃料所需的大量氢气提供了一个跳板。

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