【正文】 ④ 采用生物質(zhì)燃燒設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)各種生物質(zhì)資源的大規(guī)模減量化、無(wú)害化、資源化 利用，而且成本較低，因此生物質(zhì)直接燃燒具有良好的經(jīng)濟(jì)性和開(kāi)發(fā)潛力。 生物質(zhì)的直接燃燒大致可分爐灶燃燒、鍋爐燃燒、垃圾焚燒等情況。另外，該技術(shù)要真正達(dá)到商品化階段，尚存在機(jī)組可靠性較差、生產(chǎn)能力與能耗、原料粒度與水分、包裝與設(shè)備配套等方面的問(wèn)題。 圖 11 生物質(zhì)的主要轉(zhuǎn)化方式 生物質(zhì)物理轉(zhuǎn)化 物理轉(zhuǎn)化主要是指生物質(zhì)的固化，生物質(zhì)固化是生物質(zhì)能利用技術(shù)的一個(gè)重要方面。 （ 5）城市污水 — 般城市污水約含有 %～ %的固體與 99%以上的水分，下水道污泥有望成為厭氧消化槽的主要原料。若將糞便經(jīng)過(guò)厭氧處理，可產(chǎn)生甲烷和肥料。 （ 5）生物質(zhì)的分布比較分散，收集運(yùn)輸和預(yù)處理的成本較高。相比化石燃料而言，生物質(zhì)能具有以下特點(diǎn)： （ 1）生物質(zhì)利用過(guò)程中具有二氧化碳零排放特性，由于生物質(zhì)在生長(zhǎng)時(shí)需要的 CO2相當(dāng)于它排放的 CO2 的量，因而對(duì)大氣的 CO2 凈排放量近似于零，可有效降低溫室效應(yīng)。廣義地講，生物質(zhì)是一切直接或間接利用綠色植物進(jìn)行光合作用而形成的有機(jī)物質(zhì)，它包括世界上所有的動(dòng)物、植物和微生物，以及由這些生物產(chǎn)生的排泄物和代謝物。而生物質(zhì)氣化技術(shù)正是以植物生物 質(zhì)為原料，采用熱解法及熱化學(xué)氧化法在缺氧條件下加熱，使其發(fā)生復(fù)雜的熱化學(xué)反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，在反應(yīng)條件下按照化學(xué)鍵的成鍵原理，變成一氧化碳、甲烷、氫氣等可燃性氣體的分子。提出了應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題 ，提高效率、降低焦油含量等是今后利用生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展方向。當(dāng)前，生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)主要包括生物質(zhì)氣化、液化、固化一級(jí)直接燃燒技術(shù)。 摘要 人類正面臨著發(fā)展與環(huán)境的雙重壓力。 第三階段（ 2020 年 3 月至 2020 年 4 月底）：按規(guī)定要求撰寫畢業(yè)論文。生物質(zhì)能資源清潔轉(zhuǎn)化利用技術(shù)。0921 指導(dǎo)教師 馮飛 2020 年 7 月 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目： 生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 指導(dǎo)教師：馮飛 職稱：講師 類別：畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù) 通過(guò)數(shù)據(jù)搜集和檢索，探討生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用、存在的問(wèn)題以及對(duì)其所做的改進(jìn)，并就生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討 ?；瘜W(xué)工業(yè)出版社， 2020年 1月第一版。 第四階段：進(jìn)行答辯。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展以能源為重要?jiǎng)恿?，?jīng)濟(jì)越發(fā)展，能源消耗越多，尤其是化石燃料消耗的增加，就有兩個(gè)突出問(wèn)題擺在我們面前：一是造成環(huán)境污染日益嚴(yán)重，二是地球上現(xiàn)存的化石燃料總有一天要掘空。生物質(zhì)能氣化技術(shù)就是其中重要的手段之一。 關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能 氣化原理 氣化設(shè)備 氣化技術(shù)應(yīng)用 現(xiàn)狀及展望 目錄 前言 第 1 章 生物質(zhì)能 第 節(jié) 生物質(zhì)能的概述 第 節(jié) 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用技術(shù) 第 節(jié) 生物質(zhì)能源的地位及發(fā)展前景 第 2 章 生物質(zhì)氣化技術(shù)概述 第 節(jié) 生物質(zhì)氣化的基本定義 第 節(jié) 生物質(zhì)氣化的基本原理 第 節(jié) 氣化過(guò)程中的幾個(gè)基本參數(shù) 第 節(jié) 氣化技術(shù)的分類 第 節(jié) 生物質(zhì)氣化的主要設(shè)備 第 節(jié) 生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用 第 3 章 生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展與展望 第 節(jié) 我國(guó)生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展概況 第 節(jié) 制約生物質(zhì)氣化技術(shù)快速發(fā)展的主要問(wèn)題 第 節(jié) 生物質(zhì)氣化技術(shù)展望 前言 能源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ) ,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基本支撐 。最終利用這些氣體進(jìn)行集中供氣、發(fā)電，從而可在某些情況下替代現(xiàn)有的煤電以及天然氣。狹義地說(shuō)，生物質(zhì)是指來(lái)源于草本植物、藻類、樹(shù)木和農(nóng)作物的有機(jī)物質(zhì)。 （ 2）生物質(zhì)含硫、含氮都較低，灰分含量也很少，燃燒后 SOx、 NOx 和灰塵排放量比化石燃料小很多，是一種清潔的燃料。 （ 6）生物質(zhì)通過(guò)植物的光合作用可以再生，與風(fēng)能、太陽(yáng)能同屬可再生能源，資源豐富，可保證能源的永續(xù)利用。 （ 3）制糖作物 制糖作物可經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖肌? （ 6）水生植物 同薪柴一樣，水生植物也可轉(zhuǎn)化成燃料。生物質(zhì)固化 就是將生物質(zhì)粉碎至 — 定的平均粒徑，不添加粘結(jié)劑，在高壓條件下，擠壓成 一定形狀。 生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)化 生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)化主要包括以下幾個(gè)方面：直接燃燒、 液化、氣化、熱解、酯交換等。 生物質(zhì)直接燃燒具有如下特點(diǎn)： ① 生物質(zhì)燃燒所釋放的 CO2 近似相當(dāng)于其生長(zhǎng)所吸收的 CO2，因此可緩解溫室效應(yīng)。 （ 2）生物質(zhì)的熱解 熱解是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為更為有用的燃料，是熱化學(xué)轉(zhuǎn)化方法之一。由于液體產(chǎn)品容易運(yùn)輸和貯存，國(guó)際上近來(lái)很重視這類技術(shù)。氣化技水是目前生物質(zhì)能 轉(zhuǎn)化利用技術(shù)研究的重要方向之一。根據(jù)化學(xué)加工過(guò)程的不同技術(shù)路線，液化又可以分為直接液化和間接液化。生物柴油可以單獨(dú)使用以替代柴油． 又可以一定的比例與柴油混合使用。 （ 2）發(fā)酵乙醇工藝技術(shù) 生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵工藝依據(jù)原料的 不同分為兩類：一類是富含糖類的作物直接發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙醇，另一類是以含纖維素的生物質(zhì)原料做發(fā)酵物，必須先將經(jīng)過(guò)酸解轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖分，再經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。 可以想象未來(lái)的能源結(jié)構(gòu)將與過(guò)去不同，多種能源并 存的能源體系將成為新世紀(jì)能源結(jié)構(gòu)的特征，生物質(zhì)能源也將成為 2l世紀(jì)的主要能源之一。投資生物質(zhì)能的風(fēng)險(xiǎn)主要在于技術(shù)、政策、原料來(lái)源、資金及行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。根據(jù)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)、能源供需形勢(shì)、國(guó)內(nèi)外發(fā)展背景、可再生能源資源和技術(shù)條件，我們可以對(duì)未來(lái)幾十年我國(guó)可再生能源開(kāi)發(fā)利用前景做出初步判斷： 2020 年前，可再生能源還不能起到替代作用，但可以起到一定的補(bǔ)充作用。在這個(gè)過(guò)程中，在氣化裝置里，游離氧或結(jié)合氧與燃料中的碳進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)，生成可燃?xì)怏w。整個(gè)過(guò)程可分為：干燥、熱解、氧化和還原。在 300~400℃ 時(shí)，生物質(zhì)就可以釋放出 70%左右的揮發(fā)組份，而煤要到 800℃ 才能釋放出大約 30%的揮發(fā)份。這些 氣體和揮發(fā)份組成了可燃?xì)怏w，完成了固體生物質(zhì)向氣體燃料 的轉(zhuǎn)化過(guò)程。 （ 2） 氣體 產(chǎn)率 氣體產(chǎn)率是指單位質(zhì)量的原料氣化后所產(chǎn)生氣體燃料在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積。它是衡量氣化過(guò)程的主要指標(biāo)。 （ 7） 生產(chǎn)強(qiáng)度 生產(chǎn)強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)每單位反應(yīng)爐截面積處理原料的能力。由于干餾氣化是吸熱反應(yīng)，應(yīng)在工藝中提供外部熱源以使反應(yīng)進(jìn)行。由于空氣可以任意取得，空氣氣化過(guò)程又不需要外供熱源，所以，空氣氣化是所有氣化過(guò)程中最簡(jiǎn)單也最易實(shí)現(xiàn)的形式，因而這種氣化技術(shù)應(yīng)用較普遍。在該反應(yīng)中應(yīng)控制氧氣供給量，既保證生物質(zhì)全部反應(yīng)所需要的熱量，又不能使生物質(zhì)同過(guò)量的氧反應(yīng)生成過(guò)多的二氧化碳。水蒸氣氣化的熱源來(lái)自外部熱源及蒸汽本身熱源，但反應(yīng)溫度不能過(guò)高，該技術(shù)較復(fù)雜，不宜控制和操作。 （ 6）氫氣氣化 氫氣氣化是使氫氣同碳及水發(fā)生反應(yīng)生成大量的甲烷的過(guò)程，其反應(yīng)條件苛刻，需在高溫高壓且具有氫源的條件下進(jìn)行。按氣化爐的運(yùn)行方式不同，可以分為固定床、流化床和旋轉(zhuǎn)床三種類型。一般情況下，固定床氣化爐適用于物料為塊狀及大顆粒原料。所以，流化床有時(shí)也稱做沸騰床。流化床氣化爐適合水分含量大、熱值低、著火困難的生物質(zhì)原 料，原料適應(yīng)性廣，可大規(guī)模、高效利用。內(nèi)膽又分為儲(chǔ)料區(qū)及喉管區(qū)。一般來(lái)說(shuō)，下吸式氣化爐的進(jìn)風(fēng)噴嘴設(shè)在喉管區(qū)的中部偏上位置。之后隨著物料的消耗向下移動(dòng)入裂解區(qū)，由于裂解區(qū)的溫度高，達(dá)到了揮發(fā)分溢出溫度，因而生物質(zhì)開(kāi)始裂解，揮發(fā)分氣體開(kāi)始產(chǎn)生，干生物質(zhì)逐漸分解為炭、揮發(fā)分及焦油等。下吸式氣化爐的溫度分布如圖 25 所示，還原區(qū)的溫度為 800℃ ，氧化區(qū)溫度達(dá) 1100℃ ，裂解區(qū)溫度為 500~700℃ ，而干燥區(qū)溫度為 300℃ 左右。上吸式固定床氣化爐的物料由氣化爐頂部加入，氣化劑 (空氣 )由爐底部經(jīng)過(guò)爐柵進(jìn)入氣化爐，產(chǎn)出的燃?xì)馔ㄟ^(guò)氣化爐內(nèi)的各個(gè)反應(yīng)區(qū)，從氣化爐上部排出。在氧化區(qū)、還原區(qū)、熱解區(qū)和干燥區(qū)生成的混合氣體，即生物質(zhì)氣化燃?xì)猓韵露系叵蛏狭鲃?dòng)，排出氣化爐。 上吸式氣 化爐也有一