生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(已修改)
2025-04-16 23:45 本頁面
【正文】 生物質(zhì)氣化技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展楊坤 馮飛 宋小斌 董尊久 陳光猛（南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 210048）摘要：介紹了生物質(zhì)氣化的基本原理及有關(guān)氣化工藝，闡述了常見的生物質(zhì)氣化反應(yīng)器（氣化爐）工作原理及其優(yōu)缺點(diǎn)，解釋了氣化劑、原料粒徑、溫度、壓力等操作條件對生物質(zhì)氣化的影響，最后討論了目前生物質(zhì)氣化技術(shù)存在的問題并進(jìn)行展望。亟待解決的問題.關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；氣化；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢；流化床；雙流化床生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種有機(jī)體，包括所有的動植物和微生物。生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式儲存在生物質(zhì)中的能量形式，以生物質(zhì)為載體的能量?；剂系氖褂脦砹艘幌盗械沫h(huán)境、社會和政治問題，而生物質(zhì)能具有清潔性、充足性、可再循環(huán)、易于儲存和運(yùn)輸、便于轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)，因此被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新能源之一。生物質(zhì)氣化是生物質(zhì)能化學(xué)轉(zhuǎn)化利用的重要方面。1 生物質(zhì)氣化技術(shù) 生物質(zhì)氣化簡介生物質(zhì)氣化是指固態(tài)生物質(zhì)原料在高溫下部分氧化的轉(zhuǎn)化過程。該過程直接向生物質(zhì)通氣化劑，生物質(zhì)在缺氧的條件下轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿涌扇細(xì)怏w。所用氣化劑不同，得到的氣體燃料也不同。目前應(yīng)用最廣的是用空氣作為氣化劑，產(chǎn)生的氣體主要作為燃料，用于鍋爐、民用爐灶、發(fā)電等場合。通過生物質(zhì)氣化可以得到合成氣，可進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)榧状蓟蛱釤挼玫綒錃?。生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)最早出現(xiàn)于18世紀(jì)末期，首次商業(yè)化應(yīng)用可以追溯到1833年，當(dāng)時以木炭作為原料，經(jīng)過氣化器生產(chǎn)可燃?xì)?，?qū)動內(nèi)燃機(jī)。第二次世界大戰(zhàn)期間，生物質(zhì)氣化技術(shù)達(dá)到頂峰。20世紀(jì)70年代世界能源危機(jī)后，發(fā)達(dá)國家為減少環(huán)境污染，提高能源利用效率，解決礦物能源短缺提供新的替代技術(shù)，又重新開始重視開發(fā)生物質(zhì)氣化技術(shù)和相應(yīng)的裝置。人們發(fā)現(xiàn)，氣化技術(shù)非常適用于生物質(zhì)原料的轉(zhuǎn)化。生物質(zhì)氣化反應(yīng)溫度低，可避免生物質(zhì)燃料燃燒過程中發(fā)生灰的結(jié)渣、團(tuán)聚等運(yùn)行難題。在1992年召開的世界第15次能源大會上，確定生物質(zhì)氣化利用作為優(yōu)先開發(fā)的新能源技術(shù)之一。 生物質(zhì)氣化過程隨著氣化裝置類型、工藝流程、反應(yīng)條件、氣化劑種類、原料性質(zhì)等條件的不同，生物質(zhì)氣化反應(yīng)過程也不相同，但是這些過程的基本反應(yīng)包括固體燃料的干燥、熱解反應(yīng)、還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)四個過程。生物質(zhì)原料進(jìn)入氣化器后，首先被干燥。在被加熱到100℃以上時，原料中的水分首先蒸發(fā)，產(chǎn)物為干原料和水蒸氣。溫度升高到300℃以上時開始發(fā)生熱解反應(yīng)。熱解是高分子有機(jī)物在高溫下吸熱所發(fā)生的不可逆裂解反應(yīng)。大分子碳?xì)浠衔镂龀錾镔|(zhì)中的揮發(fā)物，只剩下殘余的木炭。熱解反應(yīng)析出揮發(fā)分主要包括水蒸氣、HCO、CH焦油及其他碳?xì)浠衔?。熱解的剩余物木炭與被引入的空氣發(fā)生反應(yīng)，同時釋放大量的熱以支持生物質(zhì)干燥、熱解及后續(xù)的還原反應(yīng)進(jìn)行，氧化反應(yīng)速率較快，溫度可達(dá)1000～1200℃，其他揮發(fā)分參與反應(yīng)后進(jìn)一步降解。沒有氧氣存在，氧化層中的燃燒產(chǎn)物及水蒸氣與還原層中木炭發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣和一氧化碳等。這些氣體和揮發(fā)分組成了可燃?xì)怏w，完成了固體生物質(zhì)向氣體燃料的轉(zhuǎn)化過程。還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度將會降低到700～900℃。各過程涉及的主要化學(xué)反應(yīng)如下：C+O2→CO22C+CO2→2COC+H2O→CO+H2CO+H2O→CO2+H2C+2H2→CH4 生物質(zhì)氣化的分類生物質(zhì)氣化技術(shù)的分類有很多，可以從不同的角度對其進(jìn)行分類。根據(jù)燃?xì)馍a(chǎn)機(jī)理可分為熱解氣化和反應(yīng)性氣化。根據(jù)氣化劑的不同，可分為干餾氣化、空氣氣化、水蒸氣氣化、氧氣氣化、氫氣氣化（如圖1所示）；根據(jù)采用的氣化反應(yīng)設(shè)備的不同又可分為固定床氣化、流化床氣化和氣流床氣化。在氣化過程
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