本实用新型涉及一种生物质气化特性的实验研究装置，用于研究气化温度、空气当量比等影响因素对气化气组分、气化效率等气化指标的影响规律。
背景技术：
随着世界经济持续快速地发展和人口数量迅速地增长，人类对能源的需求必然不断地增加。据预测，地球上蕴藏的可以开发利用的煤和石油等化石能源将分别在200年、40年以内耗竭，而天然气也只能用60年左右。与此同时，由于化石能源的过度开发利用带来环境污染和全球气候变暖的问题也日益突出。因此，寻找和开发新型可再生能源迫在眉睫。而生物质能恰恰能满足这些要求，因为它具有不断的可再生性、对环境的友好型和能够抑制全球气候变暖的特征。
目前生物质能已成为仅次于煤、石油、和天然气的第四大能源，约占全球总能耗的14%。据预测，到2050年，生物质能用量将占全球燃料直接用量的38%，发电量占全球总电量的17%。
生物质气化技术，是开发利用生物质能的一个重要分支。由于化石燃料的枯竭和生态平衡的要求，近年来国际上又重视用热化学方法把生物质转化为高质量燃料，各方面的研究发展十分迅速。据此对生物质进行气化实验和气化过程的研究具有实际意义。
气化是通过生物质在高温(800～900℃)下不完全氧化将生物质转化为CO、CO2、CH4、H2等气态混合物的过程。使用不同的气化介质可得到不同热值的产气。当空气做气化剂时，气体产物属于低热值气体，其低位发热量(LHV)为4～6MJ/Nm3，可以用于锅炉、内燃机和燃气轮机等直接燃烧。
专利文献CN201031216、CN102154031等公开了一些生物质气化装置，普遍存在系统结构复杂，成本高等缺点，这些装置由于搭建成本较高，不适合各科研院所及高校用于生物质气化的实验研究。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、运行成本低、并且气化效率高的生物质气化特性的实验研究装置。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种生物质气化特性的实验研究装置，其特征在于：包括给料系统、气化剂输送系统、气化反应器系统、采样气体预处理及分析系统；给料系统包括给料机；气化剂输送系统包括储气瓶、空气压缩机和缓冲罐；气化反应器系统包括气化反应器和气固分离器；采样气体预处理及分析系统包括除尘器、冷凝过滤装置、真空泵和红外气体分析仪；储气瓶的出口通过管道与给料机的入口连接；给料机的出口与气化反应器的氮气进口连接；空气压缩机的空气出口与缓冲罐的空气入口连接；缓冲罐的空气出口与气化反应器的空气入口通过管道连接；气化反应器的出口与气固分离器的进料口连接；气固分离器的出气口与除尘器的入口连接；冷凝过滤装置的入口与除尘器的出口连接；真空泵的入口与冷凝过滤装置的出口连接；红外气体分析仪的入口与真空泵的出口连接。
本实用新型所述的气化剂输送系统还包括一号流量计，一号流量计安装在缓冲罐空气出口与气化反应器空气入口连接的管道上。
本实用新型所述的气化剂输送系统还包括二号流量计，二号流量计安装在储气瓶出口与给料机入口连接的管道上。
本实用新型所述的一号流量计为标准孔板流量计。
本实用新型所述的二号流量计为标准孔板流量计。
本实用新型所述的给料机为螺旋给料机。
本实用新型还包括预热及温控系统，预热及温控系统包括智能温控仪，智能温控仪与气化反应器连接。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：本实用新型克服现有生物质气化装置结构复杂、运行成本高的缺陷，其结构简单、运行成本低并且气化效率高。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
参见图1，本实用新型实施例包括给料系统、气化剂输送系统、气化反应器系统、预热及温控系统、采样气体预处理及分析系统。
给料系统包括给料机6。
气化剂输送系统包括储气瓶1、空气压缩机2、缓冲罐3、一号流量计4和二号流量计13。
气化反应器系统包括气化反应器7和气固分离器8。
预热及温控系统包括智能温控仪5。
采样气体预处理及分析系统包括除尘器9、冷凝过滤装置10、真空泵11和红外气体分析仪12。
储气瓶1的出口通过管道与给料机6的入口连接，在该管道上安装有二号流量计13。给料机6的出口与气化反应器7的氮气进口连接。储气瓶1用于存储氮气。
给料机6为螺旋给料机，其由料斗、螺旋轴和调速电机等组成。螺旋轴用调速电机配合变频器驱动，从而控制进料速率。
给料机6的料斗中安装了搅拌装置，防止生物质搭桥。给料机的转速及给料量保持稳定。通过料斗向气化反应器7中通入氮气，排掉气化反应器7中的空气；另外，较小流量的氮气可作为平衡气，防止气化反应器7内的气体返流进入给料系统。
空气压缩机2的空气出口与缓冲罐3的空气入口连接；缓冲罐3的空气出口与气化反应器7底部的空气入口通过管道连接，并在该管道上安装有一号流量计4。气化反应器7的气化和流化介质所需空气由空气压缩机2提供，为了保证空气气流的稳定性，压缩空气在进入气化反应器7之前先经缓冲罐3稳压，再利用一号流量计4测量空气流量。
气化反应器7的出口与气固分离器8的进料口连接。气固分离器8的出气口与除尘器9的入口连接。冷凝过滤装置10的入口与除尘器9的出口连接。真空泵11的入口与冷凝过滤装置10的出口连接。红外气体分析仪12的入口与真空泵11的出口连接。采样气体预处理及分析系统主要功能包括除尘、除硫、除焦油，最后取样气体送入红外气体分析仪12进行分析，实时测定气体的组分。
智能温控仪5与气化反应器7连接。
气化反应器7为常压鼓泡流化床，反应段由20号钢制成，内径为75mm；布风板到顶部的距离为1550mm；底部到布风板的距离为35mm。气化介质在反应段进行预热。在鼓泡流化床外侧均装有电加热元件并有良好的保温，沿床高布置有4个K型热电偶，反应器的主反应段有3个温度测点T1、T2和T3，以监测和控制反应器内的温度。在布风装置进口和鼓泡流化床出口各设一个压力测量装置，可以根据压力变化判断气化器内的流化状态及反应工况。
红外气体分析仪12实时测定气体的组分，该分析仪采用NDIR非分光红外和TCD热导气体传感原理测量CO、CO2、CH4、H2、O2五种气体组分的浓度，气样分析流量为1.5L/min，采样时间为1秒。
一号流量计4和二号流量计13为标准孔板流量计，其测量精确度高。
真空泵11采用小容量水环式真空泵，其工作稳定性高。
实施例一：
以气化反应器7反应温度760℃、空气当量比为0.13为例。
以某木材加工厂的松木屑为原料，将原料破碎后经过20~30目的筛子，筛出实验所用的生物质原料，将筛分后的石英砂放入气化反应器7内，启动空气压缩机2向气化反应器7送入空气，并将空气预热器和反应器加热器的温度设定到反应温度，使空气在气化反应器7底部预热到760℃，等到反应器温度达到设定温度后，启动给料机6开始进料。在不同时刻对气化气通过气固分离器8、除尘器9、冷凝过滤装置10进行定时采样后，通过红外气体分析仪12对生物质气化产气CO、CO2、CH4、H2等气体组份进行分析。生物质气化产气中CO含量为10.2%、H2含量为21.3%、CH4含量为5%、CO2含量为15% ，气化效率为41%。
实施例二：
以气化反应器7反应温度810℃、空气当量比为0.33为例。
根据实例一所述的流程，当气化反应器7反应温度为810℃，空气当量比为0.33时，生物质发生气化反应后生成CO、CO2、CH4、H2等气体。生成的合成气中CO含量为12.5%、H2含量为6.2%、CH4含量为2%、CO2含量为19% ，气化效率为40.3%。
实施例三：
以气化反应器7反应温度860℃、空气当量比为0.21为例。
根据实例一所述的流程，当气化反应器7反应温度为860℃，空气当量比为0.21时，生物质发生气化反应后生成CO、CO2、CH4、H2等气体。生成的合成气中CO含量为23.2%、H2含量为12.4%、CH4含量为10%、CO2含量为25% ，气化效率为55.4%。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。