生物質(zhì)氣化技術(shù)應用淺談

●92●林業(yè)科技情報2010 Vol. 42 No. 3生物質(zhì)氣化技術(shù)應用淺談寇偉宋哲(黑龍江省林業(yè)設計研究院)[摘要]介紹了生物質(zhì)氣化技術(shù)應用的原理和意義及國內外發(fā)展現狀,并重點(diǎn)分析了其在黑龍江省的適用性、優(yōu)越性和發(fā)展前景;最后得出了在黑龍江省應用生物質(zhì)能技術(shù)具有重大的環(huán)境意義和經(jīng)濟效益。[關(guān)鍵詞]生物質(zhì)氣化技術(shù);生物質(zhì) 能;黑龍江應用案例A Brief Talk On Biomass Gasification Technique ApplicationKou WeiSong Zhe( Forest Design And Research Institute Of Heilongjiang Province)Abstract: This paper intoduces the principle , signifcance and development actuality of biomass gasification tech-nique, analyzes its applicability, advantages and development foreground in Heilongjiang province. It shows thatbiomass technique has important environment significance and economy benefit.Key words :biomass gasification technique; biomass energy; application example in Heilongjiang province0引言理是在不完全燃燒條件下，將生物質(zhì)原料加熱，使高分子隨著(zhù)人類(lèi)對能源的需求量逐漸增加，化石燃料的逐漸量的有機碳氫化合物鏈裂解，變成較低分子量的cO, H,減少以及應用化石燃料帶來(lái)的日益嚴峻的環(huán)境污染問(wèn)題，CH,等可燃氣體，在轉換過(guò)程中需要加空氣、氧氣或水蒸各國越來(lái)越重視可再生能源的開(kāi)發(fā)與應用，其中生物質(zhì)能氣等氣化劑，其產(chǎn)品主要指可燃性氣體N2的混合氣體，稱(chēng)是地球上幾乎到處都有的一種潔凈的可再生能源并8益成為“生物質(zhì)燃氣"。為人們利用和研究的焦點(diǎn)。生物質(zhì)氣化能量轉換效率高，生物質(zhì)燃氣可用于炊事、采暖和作物烘干，還可用于設備簡(jiǎn)單，投資少，易操作,不受地區、燃料種類(lèi)和氣候內燃機、熱氣機等動(dòng)力裝置的燃料，輸出電力及動(dòng)力,提的限制，為畜牧業(yè)提供飼料，為工業(yè)企業(yè)提供原材料，以高生物質(zhì)的能源品位和利用效率。生物質(zhì)燃氣主要用途有:達到保護資源與環(huán)境，發(fā)展經(jīng)濟，為子孫后代造福，實(shí)現可持續發(fā)展的目的。①供民用炊事和取暖;②烘干谷物、木材、果品、炒茶等;1生物 質(zhì)氣化技術(shù)的概念與原理③發(fā)電;④區域供熱;⑤工業(yè)企業(yè)用蒸汽等。在生物質(zhì)能生物質(zhì)氣化是生物質(zhì)熱化學(xué)轉換的-一種技術(shù)，通過(guò)熱開(kāi)發(fā)水平比較高的國家，還用生物質(zhì)燃氣作化工原料，如化學(xué)過(guò)程裂解氣化為氣體燃料，俗稱(chēng)“水煤氣"?；驹?合成甲醇、氨等，甚至考慮著(zhù)做燃料電池的燃料。渣物理熱損失增大，降低了鍋爐的熱效率。有關(guān)資料顯示，煤粉焦碳的燃燒，可以提高火焰黑度，加強燃燒室爐壁的平均灰份從13%.上升到18%，鍋爐的強迫停運率將從輻射換熱。另外，水蒸氣分解時(shí)產(chǎn)生的氫分子和氫氧根可1. 3%.上升到7. 54%。以提高火焰的熱傳導率。但水分含量過(guò)大時(shí)，著(zhù)火熱也隨2.4煤的顆粒度對 鍋爐的燃燒有很大影響。顆粒度過(guò)大之增大，同時(shí)由于一部分燃燒熱用來(lái)加熱水分并使其汽化，時(shí)，煤塊在鍋爐內燃燒時(shí)停留時(shí)間過(guò)短，煤炭中的焦碳沒(méi)降低了爐內煙氣溫度,從而使煤粉氣流吸卷的煙氣溫度以有完全燃燼，爐渣中的含碳量增大，增加了鍋爐爐渣的物及火焰對煤粉的輻射熱都降低，這對著(zhù)火不利。理熱損失;顆粒度過(guò)小時(shí)，細煤粉在爐排上燃燒時(shí)通風(fēng)不2.6煤中雜質(zhì)不僅會(huì )吸收煤燃燒生產(chǎn)的熱量，阻礙煤與氧好，碳與氧不能很好地接觸發(fā)生化學(xué)反應，易形成黑帶，充分接觸，影響煤的燃燒，降低鍋爐熱效率,增大鍋爐運同時(shí)細煤粉也易被空氣吹起，很快隨著(zhù)煙氣被帶走，增加行時(shí)的除渣除灰量，而且對鍋爐的安全運行帶來(lái)很大危害。了鍋爐煙氣中的飛灰熱損失，(在層燃燒鍋爐中,盡量不要3結論燃用煤粉含量超過(guò)30%的煤種)。因此要根據煤炭顆粒度隨著(zhù)煤炭供應的日趨緊張，煤質(zhì)隨時(shí)都會(huì )發(fā)生很大的合理調整給風(fēng)量。變化，摸索研究不同煤種，最大限度降低煤質(zhì)變化對鍋爐2.5煤的含水量在 -定的含量限度內與揮發(fā)分對燃煤的著(zhù)運行燃燒帶來(lái)的不利影響，實(shí)現供熱鍋爐的優(yōu)化運行，不火特性影響-致，少量水分對著(zhù)火有利，從燃燒動(dòng)力學(xué)角僅可以提高經(jīng)濟效益，最重要的可以保證正常供熱。度看，在高溫火焰水蒸氣對燃燒具有催化作用，可以加速來(lái)稿日期: 2010-01 -202010 Vol. 42 No. 3林業(yè)科技情.93.生物質(zhì)氣化所用的原料主要是原木生產(chǎn)及木材加工的投人運行使用，取得顯著(zhù)的效益。此外，還包括海南三亞殘余物、蘄柴、農業(yè)副產(chǎn)物等，包括板皮、木屑、枝杈、1MW木粉氣化發(fā)電系統，河北邯鄲60kw秸稈氣化發(fā)電秸稈、稻殼、玉米芯等，原料來(lái)源廣泛，價(jià)廉易取。系統和秦國1.2MW谷殼氣化發(fā)電站等多個(gè)大型發(fā)電站。山生物質(zhì)氣化都要通過(guò)氣化爐完成，其反應過(guò)程很復雜。東省科學(xué)院能源研究所正在開(kāi)展秸稈循環(huán)流化床技術(shù)的推隨著(zhù)氣化爐的類(lèi)型、工藝流程、反應條件、氣化劑的種類(lèi)、廣工作，研制了實(shí)用型流化床氣化爐。遼寧省能源研究所原料的性質(zhì)和粉碎粒度等條件的不同，其反應過(guò)程也不相采用玉米秸稈等原料，承擔了多個(gè)國家重點(diǎn)科技項目,建同。但不同條件下物質(zhì)氣化過(guò)程基本包括下列反應:立了固定床生物質(zhì)氣化系統，流化床、固定床生物質(zhì)發(fā)電C+O:=CO2 CO, +C=2CO; 2C+O, =2CO; 2C0+0,系統的生產(chǎn)線(xiàn)，應用在大連、本溪、鐵嶺等地區.提供居=2CO2;H2O+C=CO + H; 2H,0+C=CO, +2H; H,0+Co民炊事及采暖用氣，安全可靠，運行至今。其中，生物質(zhì)氣化供熱系統產(chǎn)品各項技術(shù)指標居國際先進(jìn)水平。據遼寧= CO2 +H; C+2H, =CH;省能源研究所投資慨算:農村集中供氣系統總投資包括氣工作中，原料燃燒分為四個(gè)層:氧化層、還原層、熱化站土建部分、氣化機組以及管網(wǎng)(室內、室外)、氣柜分解層和干燥層。其中，還原層是影響燃氣品質(zhì)和產(chǎn)量最和用氣設備的投資組成。重要的地區。3生物質(zhì)氣化技術(shù)在黑龍江省的應用生物質(zhì)氣化的核心設備是氣化爐。在這里，生物質(zhì)經(jīng)3.1 概況介紹然燒、氣化轉化為可燃氣。氣化爐大體上可分為:固定床黑龍江省生物質(zhì)資源極為豐富，目前在農村到處可見(jiàn)氣化爐和流化床氣化爐。其中，固定床氣化爐結構簡(jiǎn)單，堆積如山的秸稈垛。由于黑龍江省低溫寒冷時(shí)間長(cháng)達半年投資少，運行可靠，操作比較容易，對原料種類(lèi)和粒度要之久，廣大農民生產(chǎn)生活能耗高、能源需求量大。黑龍江.求不高，但通常產(chǎn)氣量較小，多用于小型氣化站內或戶(hù)用，非常重視以生物質(zhì)為主要燃料的農村能源工作，借助生態(tài)只有上流式固定氣化爐可用于較大規模的生物場(chǎng)合:流化省建設和實(shí)施“生態(tài)家園富民計劃"的有利契機，積極發(fā)床氣化爐傳熱強烈、氣化強度大、產(chǎn)氣率高，適于大、中展秸稈氣化示范工程，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。規模生產(chǎn)，是實(shí)現生物質(zhì)大規模氣化-燃氣輪機民電機組3.2案例分析-汽輪機發(fā)電機組聯(lián)合循環(huán)系統的有效途徑，但其加料、目前，生物質(zhì)氣化技術(shù)在黑龍江省得到了長(cháng)足、穩定過(guò)濾困難，設備復雜成本高。的發(fā)展，具有很多正常運行多年的生物質(zhì)氣化工程案例。2生物質(zhì)氣化技術(shù)在國內外的應用黑龍江省北大荒米業(yè)在 全國最旱利用稻殼在墾區發(fā)電，21應用概況.建設了9座、總裝機容量600千瓦的稻殼發(fā)電廠(chǎng),一年可近年來(lái)，歐美等發(fā)達國家對生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究十吃進(jìn)稻殼10萬(wàn)噸,發(fā)電量達700萬(wàn)千瓦時(shí)，年創(chuàng )效益1800分重視，有許多單位在進(jìn)行此項技術(shù)的研究，并達到了較多萬(wàn)元。北大荒米業(yè)在291稻米加工廠(chǎng)建起了第一家稻殼高的水平。發(fā)電廠(chǎng)，是省內最大的單體稻殼發(fā)電廠(chǎng)。他們又相繼在普我國一些研究單位也在進(jìn)行生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究，陽(yáng)、八五七、青龍山等8家稻米加工廠(chǎng)建起稻殼發(fā)電廠(chǎng),開(kāi)發(fā)了一批適合我國國情的技術(shù)和產(chǎn)品，已經(jīng)達到實(shí)用程形成了全國規模最大的稻殼發(fā)電機群。目前北大荒米業(yè)的度并且已進(jìn)行示范推廣的技術(shù)主要有: (1) 秸稈氣化集中稻殼發(fā)電技術(shù)居國際領(lǐng)先水平，北大荒米業(yè)建設稻殼發(fā)電供氣技術(shù)，即山東省科學(xué)院能源研究所經(jīng)過(guò)“七五”、“八廠(chǎng)，解決了資源浪費、環(huán)境污染問(wèn)題，也實(shí)現了增產(chǎn)節約。五”、“九五”期間的研究形成的技術(shù)，已形成可供100 ~4結論與展望1000戶(hù)居民炊事用能的供氣系統。(2)氣化發(fā)電機組:原黑龍江省具有豐富的生物質(zhì)能原料，在國家大力扶持商業(yè)部科研所和紅巖機器廠(chǎng)研制的稻殼發(fā)電系統，已有一和鼓勵可再生能源利用的政策下，利用生物質(zhì)氣化技術(shù)進(jìn)定程度的推廣，中科院廣州能源所研制的1MW流化床氣行供熱、發(fā)電等工業(yè)項目，政府將在稅收、電費、貸款利化發(fā)電系統代表了我國目前氣化發(fā)電技術(shù)的水平; (3)木奉等方面進(jìn)行優(yōu)惠與補償。這將使投資方和使用方節省很材加工廢棄物氣化后直接利用，如中國農機院研制的木材大的成本，獲得更大的利潤。氣化烘干設備等。這些技術(shù)展示了生物質(zhì)氣化技術(shù)的經(jīng)濟生物質(zhì)氣化技術(shù)具有能量轉換效率高，設備簡(jiǎn)單，投可行性和發(fā)展趨勢。目前，國內生物質(zhì)氣化技術(shù)主要應用資少，易操作等特點(diǎn)。在供熱和發(fā)電兩個(gè)方面。生物質(zhì)集中供氣系統已在我國許生物質(zhì)氣化技術(shù)具有很好的環(huán)境效益。這對環(huán)境污染多省份得到推廣應用，估計到2010年,全國有可能建生物比較嚴重的黑龍江省來(lái)說(shuō)具有長(cháng)遠的重大意義。目前，生質(zhì)氣化站2500 ~ 3000個(gè)。物質(zhì)氣化機組的容量區域大型化，設備趨于智能可控化。2.2 工程介紹這將更利于該技術(shù)在省內安全、廣泛的推廣。相信，生物目前國內生物質(zhì)氣化技術(shù)較成熟的研究機構主要有廣質(zhì)氣化技術(shù)必將隨著(zhù)社會(huì )文明和科技的發(fā)展在黑龍江省得州能源所，山東能源所和遼寧能源所等。其中廣州能源所天獨厚的條件下得到更廣泛的應用。承擔了“九五” 期間“IMW生物質(zhì)氣化發(fā)電系統"的研究，在福建莆田建立的首個(gè)IMW的生物質(zhì)氣化發(fā)電站已來(lái)稿日期: 2010-01 -15