【正文】 可 以預見，隨著農村整體經濟實力增強，對高效能的潔凈氣化能源的需求增大，生物質能必將與太陽能、風能、地熱、沼氣等一起被列為農村能源開發(fā)與利用的重點，而且其市場覆蓋面會越來越廣闊。 （ 4）提高氣化技術的經濟效益問題 目前已經建成運行的氣化站，多數(shù)將燃氣供給農民炊事之用，除極少數(shù)冬季運行的氣化站產出氣應用于采暖外，其它的應用形式很少，這樣就影響了氣化氣的運行效果，氣化機組閑置時間較長 (一般只運行 2～ 3h / d)，售出氣量少，影響了氣化站的經濟效益， 同時在一定程度上也影響了氣化站建設單位或個人的積極性。解決焦油問題最徹底的方法就是把焦油裂解為永久性氣體。 20 世紀 90 年代初國內才開展生物質流化床氣化的研究，中科院廣州能源研究所研究開發(fā) 了循環(huán)流化床氣化爐，應用于發(fā)電，中國林科院林化所研究開發(fā)的內循環(huán)錐形流化床氣化爐，應用于燃氣生產?，F(xiàn)已達到了較高水平，如德國魯奇公司進行 100MW 生物質氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（ BIGCC）的示范工程，美國可再生能源實驗室和夏威夷大學研究開發(fā)的 Battelle 生物質氣化發(fā)電系統(tǒng)（ BIGCC）及瑞典開發(fā)成功的 TPS 生物質的 BIGCC 系統(tǒng)，目前歐美國家正在致力于生物質氣化合成甲醇、制氫燃料的研究。 b . 在燃氣輪機內燃燒帶動發(fā)電機發(fā)電。所產生的可燃氣體，在凈化器中除去灰塵和焦油等雜質。因此，在不同的地區(qū)，根據(jù)不同的條件，選用不同的氣化設備、凈化設備，不同的工藝路線來決定如何使用生物質燃氣是非常重要的。它適用于較小的生物質顆粒，在大部分情況下，它可以不必加流化床熱載體，所以它運行最簡單，但它的炭回流難以控制，在炭回流較少的情況下容易變成低速率的攜帶床。 （ 1）單流化床氣化爐 單流化床氣化爐是最基本，也是最簡單的流化床氣化爐，其結構如圖 29 所示。這對于燃氣的使用是一個很大的問題，因為冷凝后的焦油會沉積在管道、閥門、儀表、燃氣灶上，破壞系統(tǒng)的正常運行。在上吸式氣化爐中，氣流流動方向與向下移動的物料運動方向相反，向下流動的生物質原料被向上流動的熱氣體烘干脫去水分，干生物質進入裂解區(qū)后得到更多的熱量，發(fā)生裂解反應，析出揮發(fā)分 。而生成的炭隨著物料的消耗而繼續(xù)下移落入氧化區(qū)。儲料區(qū)即是我們前面所說的物料預處理區(qū)，而喉管區(qū)則是氣化反應區(qū)，儲料區(qū)的容積及喉管區(qū)直徑及高度是氣 化爐設計的重要參數(shù)，直接影響氣化效果。流化床氣化爐具有氣、固接觸，混合均勻的優(yōu)點，是惟一在恒溫床上反應的氣化爐，反應溫度一般為 750~8500C。國內目前生物質氣化過程所采用的氣化爐主要為固定床氣化爐和流化床氣化爐。 （ 5）水蒸氣 — 氧氣混合氣化 水蒸氣 — 氧氣混合氣化是指空氣 (氧氣 )和水蒸氣同時作為氣化質的氣化過程。 （ 3）氧氣氣化 氧氣氣化是指向生物質燃料提供一定氧氣，使之進行氧化還原反應，產生可燃氣，但沒有情性氣體 N2，在與空氣氣化相同的當量比下，反應溫度提高，反應速率加快，反應器容積減小，熱效率提高，氣化氣熱值提高一倍以上。 GvHCCHCOCO mc )273/298( %%%12 n42 ? ????? （ 23） 第 節(jié) 氣化技術的分類 生物質氣化有多種形式，如果按氣化介質分，可分為使用氣化介質和不使用氣化介質兩種，不使用氣化介質有干餾氣化；使用氣化介質則分為空氣氣化、氧氣氣化、水蒸氣氣化、水蒸氣 — 氧氣混合氣化和氫氣氣化等，如圖 21 所示 圖 21 生物質氣化的形式 （ 1）干餾氣化 干餾氣化其實是熱解氣體的一種特例。 （ 3） 氣體熱值 氣體熱值是指單位體積氣體燃料所包含的化學能。熱解反應析出揮發(fā)份主要包括水蒸氣、氫氣、一氧化碳、甲烷、焦油及其他碳氫化合物。 燃料的氣化和燃料的燃燒是不可分割的，固體燃料氣化過程的基礎是碳的燃燒，這是因為： ① 碳是大多數(shù)固體燃料中有機物質的主要組成都分； ② 碳的燃燒是反應過程中一個最大的階段，因此，這個階段決定整個燃燒氣化過程； ③ 碳的燃燒是熱的主要來源，反應過程的其他各個階段進行的質量取決于碳燃燒階段中放熱的狀況。因此要對存在的風險進行監(jiān)測，制定相關預警措施，以防范風險。 第 節(jié) 生物質能源的地位及發(fā)展前景 生物質能源在當今世界的地位 當今社會面臨著環(huán)境與發(fā)展的雙重壓力，能源是人類社會進步最為重要的物質基礎。直接液化通常是把固體生物質在高壓和一定溫度下與氫氣發(fā)生加成反應 (加氫 )，與熱解相比，直接液化可以生產出物理穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性都較好的產品。最近國外又開發(fā)了快速熱解技術，即瞬時裂解，制取液體燃料油，液化油產率以干物質計可得 70％以上，該方法是一種很有開發(fā)前景的生物質應用技術。 ② 生物質燃燒產物用途廣泛，灰渣可加以綜合利用。其黏結力主要是靠擠壓過程所產生的熱量，使得生物質中木質素產生塑化粘結，成型物再進一步炭化制成木炭。 （ 4）城市垃圾 主要包括紙屑（占 40%）、紡織廢料 (占 20%)和廢棄食物（占 20%）等。 （ 3）生物質資源分布廣、產量大、轉化方式多種多樣。其不僅減輕了因焚燒秸稈而對環(huán)境造成的污染，而且提高了秸稈的利用效果，并為能源的可持續(xù)發(fā)展提出了有效途徑。本文主要 介紹了生物質氣化技術的原理，生物質氣化工藝及氣化設備。 備注 同組人員： 董駿，楊坤，關晨光，童堯平，王家志 注： 此表一式三份，系部、指導教師、學生各一份。 設計（論文）的主要內容 ① 生物質氣化技術的含義及特 點，常見的系統(tǒng)與設備 ② 生物質氣化技術的應用情況 ③ 生物質氣化技術 發(fā)展趨勢的探討 設計（論文）的基本要求 ①掌握有關 生物質氣化技術 的文獻檢索和收集資料能力，并進行歸納總結。 第二階段（ 2020 年 1 月至 2020 年 2 月 底）：整理資料，進行分析，并得出結論。通過生物質能轉換技術可以高效地利用生物質能源，生產各種清潔燃料，替代煤炭、石油和天然氣等燃料，生產電力 ,而減少對礦物能源的依賴，保護國家能源資源，減輕能源消耗給環(huán)境造成的污染。同時，我國又是一個農業(yè)大國，每年有大量的農作物秸稈畜禽糞便、農產品加工副產品和能源作物等植物生物質產生。 生物質能是太陽能以化學能形式蘊藏在生物質中的一種能量形式，它直接或間接地來源于植物的光合作用，是以生物質為載體的能量，其作用過程如下： 22x22 )( xOOHCOyHx CO y ????? ??? 植物光合作用 (11) 生物質能的特點 煤、石油、天然氣等化石能源也是由生物質能轉化而來的。 （ 2）牲畜糞便 牲畜的糞便，經干燥可直接燃燒供應熱能。圖 11 為目前生物質的主要轉化方式。利用生物質原料生 產熱能的傳統(tǒng)辦法是直接燃 燒，燃燒過程中產生的能量可被用來產生電能或供熱。熱解技術很早就為人們所掌握，人們通過這一方法將木材轉化為高熱值的木炭和其它有 用的產物。生物質液化是將固態(tài)的大分子有機聚合物轉化為液態(tài)的小分子有機物的過程。 生物質生物轉化 生物質的生物轉化是利用生物化學過程將生物質原料轉變?yōu)闅鈶B(tài)和液態(tài)燃料的過程，通常分為厭氧消化技術和發(fā)酵生產乙醇工藝技術。盡管人們目前仍在探討石油開始匱乏的時間，如表 11 所示，但無論如何，不可再生的化石燃料終將耗盡卻是無可爭辯的事實，居安思危．開發(fā)替代能源非常必要和迫切。 2040 年以后，伴隨著化石能源資源的不斷減少，可再生能源利用比例將不斷提高，將有望發(fā)揮主體能源的作用。在 200~300℃時為主要干燥階段。是氣化過程的重要的控制參數(shù)。 （ 6） 碳轉換率 碳轉換率是指生物質燃料中的碳轉換為氣體燃料中的碳的份額，即氣體中含碳量與原料中含碳量之比?？諝庵械难鯕馀c生物質中的可燃組分進行氧化反應，產生可燃氣，反應過程中放出的熱量為氣化反應的其他過程即熱分解與還原過程提供所需的熱量，整個氣化過程是一個自供熱系統(tǒng)。 (4)水蒸氣氣化 水蒸氣氣化是指水蒸氣同高溫下的生物質發(fā)生反應，它不 僅包括水蒸氣與碳的還原