【正文】 反應(yīng)。 表 2— 1 為不同氣化技術(shù)的氣化特性 氣化裝置類型 空氣氣化爐 氧氣氣化爐 水蒸氣氣化爐 氫氣氣化爐 氣化劑 空氣 氧氣 水蒸氣 氫氣 熱值 /(kj/m3) 4200~7560 10920~18900 22260~26040 用途 鍋爐、干燥、動(dòng)力 區(qū)域管網(wǎng)、合成燃料、氨 工藝熱源、管網(wǎng) 第 節(jié) 生物質(zhì)氣化的主要設(shè)備 氣化爐的定義：用來氣化固體燃料的設(shè)備叫做氣化爐。其缺點(diǎn)為： ① 內(nèi)部過程難于控制； ② 內(nèi)部物質(zhì)容易搭橋形成空腔； ③ 處理量小。 固定床氣化爐 如上所述，固定床氣化爐分為下吸式氣化爐、上吸式氣化爐、橫吸式氣化爐和開心式氣化爐。 下吸式氣化爐的工作原理如圖 24 所示。下吸式氣化爐的缺點(diǎn)是產(chǎn)出氣體流動(dòng)阻力大，消耗功率增多，產(chǎn)出氣體中含灰分較多，溫度較高。從還原區(qū)到干燥區(qū)，溫度逐漸降低，至氣體 出口溫度可降到 300℃左右。 橫吸式固定床氣化爐的不同之處在于它的氣化劑由氣化爐的側(cè)向提供，產(chǎn)出氣體從對(duì)側(cè)流出，氣流橫向通過氧化區(qū)，在氧化區(qū)及還原區(qū)進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過程同其他固定床氣化爐相同，但是反應(yīng)溫度很高，容易使灰熔化，造成結(jié)渣。與單流化床氣化爐的主要區(qū)別是，在氣化氣出口處，設(shè)有旋風(fēng)分離器或袋式分離器，循環(huán)流化床流化速度較高，使產(chǎn)出氣中含有大量固體顆粒。 雙流化床系統(tǒng)是鼓泡床和循環(huán)流化床的結(jié)合，它把燃燒和氣化過程分開，燃燒床采用鼓泡床，氣化床采用循環(huán)流化床，兩床之間 靠熱載體即流化介質(zhì)進(jìn)行傳熱，所以控制好熱載體的循環(huán)速度和加熱溫度是雙流化床系統(tǒng)最關(guān)鍵也是最難的技術(shù)。 圖 212 區(qū)域供熱廠工藝流程 （ 2）生物質(zhì)氣 化供氣技術(shù) 生物質(zhì)氣化供氣技術(shù)是指氣化爐產(chǎn)出的生物質(zhì)燃?xì)? ，通過相應(yīng)的配套裝備 ，完成為居民供應(yīng)燃?xì)獾募夹g(shù)。這種方式對(duì)氣體要求不是很嚴(yán)格，直接在鍋爐內(nèi)燃燒氣化氣。但是該種方法對(duì)氣體要求極為嚴(yán)格，氣化氣必須經(jīng)過凈化和冷卻處理。 國內(nèi)情況 我國的生物質(zhì)氣化技術(shù)應(yīng)用研究起始于上世紀(jì) 80 年代初。 第 節(jié) 制約生 物質(zhì)氣化技術(shù)快速發(fā)展的主要問題 一、存在的主要問題： （ 1）焦油問題 焦油問題是影響氣化氣使用的最大障礙，除了氣化供熱，氣體燃料直接用于燃燒以外，無論是用于發(fā)電或供氣，都有焦油問題。對(duì)于廢水問題，就比較難處理，根本方法就是減少焦油的產(chǎn)生因?yàn)槠渲饕獊碓从谒闯褂?。在城市推廣顆粒成型燃料及專用取暖爐，取代煤爐取暖和小型鍋爐。同時(shí)，發(fā)展生物質(zhì)氣化技術(shù)最終可實(shí)現(xiàn)以科技創(chuàng)新推動(dòng)農(nóng)村環(huán)境保護(hù)，建立農(nóng)業(yè)生物質(zhì)綜合利用技術(shù)為主體的農(nóng)村環(huán)?？萍贾误w系，為加快社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)步伐，加快改善我國農(nóng)民生產(chǎn)與生活環(huán)境的進(jìn)程提供技術(shù)保障。 （ 2）在生物質(zhì)的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展方向上，應(yīng)結(jié)合我國分散的能源系統(tǒng)，以滿足農(nóng)村、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)不斷增長的能量需求，重點(diǎn)解決居民生活用能，減少對(duì)化石能源尤其是煤炭的使用。除塵、除焦后的水含有焦油和灰分等有害物質(zhì)，在排放前需進(jìn)行無害化處理，并盡可能循環(huán)使用，使排放的廢水中有害物質(zhì)高于環(huán)保要求，從而減少由于除焦、除灰?guī)砹硕挝廴?。但從總體上來說，我國生物質(zhì)氣化技術(shù)水平不高，規(guī)模偏小，與發(fā)達(dá)國家生物質(zhì)氣化技術(shù)相比還比較落后。美國國家再生能源實(shí)驗(yàn)室曾研制成功生物質(zhì)雙器流化床氣化爐，該方法不用氧而使用空氣和水蒸汽生產(chǎn)中熱值燃?xì)猓⒔⒘耸痉稄S。 c . 在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃燒帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。最后，燃?xì)馔ㄟ^燃?xì)夤?應(yīng)網(wǎng)統(tǒng)一輸送給用戶。圖 212 是 區(qū)域供熱廠工藝流程圖 ，系統(tǒng)包括氣化爐、濾清器、燃燒器、混合換熱器及終端裝置，該系統(tǒng)的特點(diǎn)是經(jīng)過氣化爐產(chǎn)生的可燃?xì)饪稍谙乱患?jí)燃?xì)忮仩t等燃燒器中直接燃燒，因而通常不需要高質(zhì)量的氣體凈化和冷卻系統(tǒng)，系統(tǒng)相對(duì)簡單，熱利用率高。同時(shí)生成的炭顆粒經(jīng)料腳送入第 2 級(jí)反應(yīng)器?？偟膩碚f單流化床氣化由于存在著飛灰和夾帶炭顆粒嚴(yán)重，運(yùn)行費(fèi)用較大等問題，不適合于小型氣化系統(tǒng)，只適合于大中型氣化系統(tǒng)，所以研究小型的流化床氣化技術(shù)在生物質(zhì)能利用中很難有實(shí)際意義。 （ 3）橫吸式固定床氣化爐 圖 28 為橫吸式固定床氣化爐氣化原理圖。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)?，自下而上地向上流?dòng)，排出氣化爐。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。一般來說，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。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。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。 （ 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。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)同過量的氧反應(yīng)生成過多的二氧化碳。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。它是衡量氣化過程的主要指標(biāo)。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)化過程。整個(gè)過程可分為：干燥、熱解、氧化和還原。根據(jù)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢、能源供需形勢、國內(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)未來幾十年我國可再生能源開發(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。 可以想象未來的能源結(jié)構(gòu)將與過去不同，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。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。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。 （ 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。 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。 （ 6）水生植物 同薪柴一樣，水生植物也可轉(zhuǎn)化成燃料。 （ 6）生物質(zhì)通過植物的光合作用可以再生，與風(fēng)能、太陽能同屬可再生能源，資源豐富，可保證能源的永續(xù)利用。狹義地說，生物質(zhì)是指來源于草本植物、藻類、樹木和農(nóng)作物的有機(jī)物質(zhì)。 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) ,是國民經(jīng)濟(jì)的基本支撐 。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。化學(xué)工業(yè)出版社， 2020年 1月第一版。生物質(zhì)能資源清潔轉(zhuǎn)化利用技術(shù)。 摘要 人類正面臨著發(fā)展與環(huán)境的雙重壓力。提出了應(yīng)用過程中存在的問題 ，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。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。 （ 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。 （ 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。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