固定床式氣化爐(fixed bed gasifier)

馬氏(2003)於生質物氣化技術及其應用中提到所謂的固定床式氣化爐，指的

是氣流通過物料層時，相對於氣流來說物料是呈靜止狀態，因此稱為固定床。一 般而言，固定床式氣化爐所使用的原料粒徑較大。此外，固定床式氣化爐具有操 作容易、建造成本較低與對原料粒徑的適應性較佳等優點。而其主要的缺點是原 料容易於系統內被形成架橋作用以及其處理能力較其他形式之氣化爐來的小。依 據爐內氣流流動方向，固定床式氣化爐又可分為上吸式、下吸式、橫吸式與開孔 式氣化爐四類。此四種類型之固定床式氣化爐其操作原理與特性描述如下：

1. 上吸式氣化爐(updraft gasifer)

上吸式氣化爐的氣體流動方向與進料方向相反如圖一所示，因此反應原料是 由氣化爐頂端置入，氣化劑則由爐體底部進入氣化爐中，氣化反應過程中所產生 的可燃性氣體則通過爐體內的四大反應區域，並由爐體頂端排出。當原料進入爐 體時，向下移動的原料被向上流動之熱氣體烘乾脫去水分，乾燥後原料進入裂解 區後會進行裂解反應而釋出揮發分，產生的碳進入還原區，與氧化區產生的熱氣 體發生還原反應，生成一氧化碳和氫氣等可燃氣體。反應中未消耗掉的碳進入氧 化區與氧化區的內空氣發生氧化反應，灰分則落入灰室中；在氧化區、還原區、

裂解區和乾燥區生成的混合氣體，自下而上流動排出氣化爐。

圖一 上吸式氣化爐構造 圖二 下吸式氣化爐構造

上吸式氣化爐一般使用在燃氣不需冷卻和淨化就可以直接使用的場所。上吸 式氣化爐產生之燃氣可直接作為鍋爐、加熱用的燃料氣亦或是提供工業熱源。

Bridgwater A.V.( 2003)在利用熱處理技術再生燃料和化學物質研究文獻中指出，

因為上吸式氣化爐所產生的燃油氣體中含有大量焦油，因此在市場的上應用性與

2. 下吸式氣化爐(downdraft gasifer)

下吸式氣化爐如圖二所示，當原料進入到氣化爐內的最上層，即為乾燥區便

表三 國外下吸式固定床氣化爐應用情況

生產廠 原料 容量

Martezo(法國)Hogild(丹麥) 廢木料 135kWe

Chevel(法國) 廢木料、可可殼、棉稈 20-120kWe; 315kWt

Wamsler(德國) 廢木料 600-1500kWt

Bio-Heizstoffuerk(德國) 廢木料、廢紙、稻稈、泥炭、RDF 10-500kWe

HTV-Juch(瑞士) 廢木料 400-450kWt

Huantai / Dalian Integrate Gas-Supply(中國) 農業廢棄物 300 kWt 參考資料：1.馬隆龍，2003。生質物氣化技術及其應用，化學工業出版社，北京。

2. Leung D.Y.C., Yin X.L., Wu C.Z., 2004. A review on the development and commercialization of biomass gasification technologies in China. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 565-580.

3. 橫吸式氣化爐(sidedraft gasifier)

如圖三所示，橫吸式氣化爐的原料亦是由氣化爐頂部加入，灰分則是落入爐 體底部的灰室中，橫吸式固定床氣化爐的特別之處在於其氣化劑由氣化爐的側向 提供，產氣由對側流出，氣流橫向通過氣化區，在氧化區及還原區進行熱化學反 應，反應過程和其他固定床氣化爐相同，但反應溫度很高易使灰熔化造成結渣，

因此，此類型氣化爐一般用於灰含較低之物料，如木炭和焦炭等。

圖三 橫吸式氣化爐構造 圖四 開孔式氣化爐構造 4. 開孔式氣化爐(open core gasifer)

其結構和氣化原理與下吸式固定床氣化爐相似，是下吸式固定床氣化爐的一 種特別形式如圖四所示，不同的是它沒有縮口。主要反應在爐柵上部的氣化區進 行，此類型爐體結構簡單，氧化還原區小，反應溫度較低，主要應用於稻穀氣化。