【正文】 應(yīng)用生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)可以充分利用生物質(zhì)資源，減少農(nóng)村家家戶戶門前屋后柴草亂堆亂放現(xiàn)象，有利于農(nóng)村環(huán)境治理。然而在實際秸稈造氣的利用過程中，若秸稈氣化效率在 70%~75%，使用燃氣的效率估計達到 50%左右，因此在原有秸稈氣化工藝的流程中對秸稈的總使用率僅35%~38%，同時所得到的燃氣中混雜著大量的焦油，焦油冷凝可堵塞管道造成整個工藝工程無法運作。 公司注重人才的引進、培養(yǎng)、選拔使用。 （ 4） 資金風(fēng)險： 本項目的實施將為企業(yè)帶來資金方面的風(fēng)險，其中項目自籌資金的籌集風(fēng)險，可再細分為自籌資金無法到位和自籌資金無法及時到位兩種風(fēng)險。同時也提高了焦油的脫除率。本項目準(zhǔn)備通過研究，研制一種新型的氣化爐。 四 、課題研究開發(fā)內(nèi)容 秸稈氣化除焦油 工藝 12 氣化爐纖維素、水、木質(zhì)素O 2 、 N 2CO 、 CO 2 、 C 1 C 5 、 N 2 、 H 2 OC 5+ 焦油焦炭灰分（未燃物/不可燃燒物） （ 1） 研究 原料粉碎粗細程度對燃料氣性質(zhì)的影響：現(xiàn)有的秸稈粉碎設(shè)備只能對原料進行粗略的加工，這樣的加工無法使主要反應(yīng)物秸稈達到其最適宜的反應(yīng)接觸面積。 本單位具有石油化工的豐富經(jīng)驗以及各種實驗設(shè)備，經(jīng)過初步研究，確認 現(xiàn)有秸稈氣化技術(shù)存在的主要問題 如下： 氣化過程中焦油的產(chǎn)生降低了氣化系統(tǒng)的產(chǎn)氣率、堵塞了輸氣管道、損壞了設(shè)備； 秸稈原料利用率低，且生產(chǎn)、輸送、配給成本較高，產(chǎn)氣熱值不高； 可燃氣體中，氮氣含量較高，使得系統(tǒng)規(guī)模加大，能耗增加； 可燃氣體中一氧化碳的含量較高，使得系統(tǒng)及用戶在使用過程中存在安全隱患； 用水洗滌可燃氣中焦油工藝中存在洗滌效率低，造成洗后水排放的二次污染，同時造成洗 后氣中焦油含量較高，在輸送過程中堵塞管道及灶具； 在現(xiàn)有工藝中，由于氣化溫度較高，造成可燃氣體中烯烴和炔烴含量相對較 10 高，它們的聚合也是堵塞管道的重要原因之一； 在現(xiàn)有工藝中，可燃氣體酸性物質(zhì)含量相對較高，也是堵塞管道的重要原因之一； 在現(xiàn)有工藝中，可燃氣體中 C5+焦油含量相對較高，是堵塞管道的重要原因之一； 在現(xiàn)有工藝中，急冷系統(tǒng)不合理，導(dǎo)致焦油含量較高，降低了產(chǎn)氣率； 在現(xiàn)有工藝中，熱交換系統(tǒng)不合理，導(dǎo)致熱利用率降低，能耗增加，降低了產(chǎn)氣率； 1在現(xiàn)有工藝中，由于缺少吸收穩(wěn)定系統(tǒng) ，導(dǎo)致氣體中焦油含量高。氣化得到的氣體組分為 :CO35%， H232%， CH46%～ 8%， CO222%。 二、課題相關(guān)行業(yè)、領(lǐng)域國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢以及本單位在相關(guān)領(lǐng)域的工作基礎(chǔ) 秸稈氣化屬于生物質(zhì)新能源產(chǎn)業(yè)。 據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，截至目前，北京市已在京郊推廣大中型生物質(zhì)氣化工程 227 處，其中秸稈氣化 139 處，可為超過 4 萬戶農(nóng)戶提供方便清潔的燃氣。農(nóng)村生物燃氣的利用不僅實現(xiàn)了秸稈等能作物殘留物的就地消 化 ，減少污染，又節(jié)約用煤，實現(xiàn)資源綜合利用。 需 按照市科委統(tǒng)一提供的用戶名和密碼， 登陸 “ 北京市科委在線服務(wù)平臺 ” （網(wǎng)址： ）填寫，字 體統(tǒng)一用宋體小四 ； 確認所填信息 正確、完整并 經(jīng)課題負責(zé)人 檢查無誤后 ，提交市科委審核并網(wǎng)上提交確認后，在線進行 打?。?用 A4 紙 ） ，用 A4 幅面紙復(fù)印，用普通訂書釘裝訂。隨著石油資源的日益枯竭，生物質(zhì)能源將成為 21 世紀(jì)主要的新能源之一。據(jù)調(diào)查測算，三年間僅推廣的生物質(zhì)氣化站可產(chǎn)燃氣 5000 萬 m3 以上，可供 萬戶農(nóng)民常年使用。對于新農(nóng)村建設(shè)提供能源上的保障。 1988年春天，此廠被改造成世界上第一個以泥炭為原料，采用氣化合成氨的方法來生產(chǎn)化肥的廠家。儲氣罐的作用是貯存一定量的燃氣。 （ 2）對現(xiàn)有停運的氣化爐進行改造，在原有 的工藝基礎(chǔ)上，降低焦油在可燃氣中的所占的比例 40%，使基本停運的氣化系統(tǒng) 得以正常運轉(zhuǎn)。 （ 6） 研究 氣化爐結(jié)構(gòu)對氣化過程所產(chǎn)焦油性質(zhì)的影響：據(jù)調(diào)查，現(xiàn)有秸稈造氣爐大部分采用直接燃燒造氣方式，該方式雖然較為簡便， 但是由于鼓入空氣攜帶的大量 N2 帶走大量熱，這不利于秸稈的造氣反應(yīng)，而有利于一些副產(chǎn)焦油的反應(yīng)發(fā)生。 （二）、 氣化爐技術(shù)改造 流程 空氣換熱除酸除臭器油氣分離系統(tǒng)氣化設(shè)備攪籠氣罐用戶吸收穩(wěn)定系統(tǒng)急冷秸稈氣化改造工藝示意圖 ： 1) 增加急冷技術(shù)：相比于原工藝，將氣化設(shè)備中產(chǎn)出來的高溫混合氣體，急速冷卻，使部分的遇冷凝液返回至氣化設(shè)備中；可降低了后面混合氣體產(chǎn)物堵塞管道的可能性；同時減少了混合氣體中烯烴發(fā)生聚合反應(yīng)的幾率，增加了混合氣體中的C1~C4含量，減少了焦油的生成； 2) 增加換熱技術(shù)：相比于原工藝，將送入氣化設(shè)備的空氣和原料，同氣化設(shè)備頂部產(chǎn)出的高溫混合氣體進行換熱，降低了熱損失，能量利用率大幅度增加，同時提高了秸稈裂解率，降低了秸稈有氧燃燒率，大幅度的增加了可燃氣體的燃燒熱值； 3) 增加油氣分離技術(shù)：相比于原工藝， 將混合氣體通過油氣分離系統(tǒng)分離出氣體和焦油，將焦油從混合氣體中分離出來；這樣大幅度的降低了混合氣體中焦油的含量，同時為下一步的吸收穩(wěn)定系統(tǒng)提供了優(yōu)質(zhì)的吸附劑； 17 4) 增加吸收穩(wěn)定技術(shù)：相比于原工藝相中的水洗系統(tǒng)，用油氣分離系統(tǒng)中得到的焦油作為返洗液，對分離得到的氣體進行吸收穩(wěn)定操作；經(jīng)過吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，混合氣體中的 C5+焦油大幅度降低，避免了混合氣體中 C5+焦油含量過高導(dǎo)致的一系列堵塞現(xiàn)象；也提高了焦油的脫除率，也減少了系統(tǒng)的用水量，降低了成本。本項目主要產(chǎn)品可燃氣體，是市場急需的產(chǎn)品，因此幾乎不存在市場風(fēng)險。公司 2020 年投入研究與開發(fā)經(jīng)費 389 萬元， 2020年投入研究與開發(fā)經(jīng)費 630 萬元， 2020 年投入研究與開發(fā)經(jīng)費 624 萬元，三年累計投入 1643 萬元人民幣。北京農(nóng)民 按 400 萬人口來計算， 與燃煤對比，每年可節(jié)約 億元。實施本項目，減少直燃秸稈用量26134876 kg， 減少了 傳統(tǒng)燃料煤的用量 18294280kg，采用生物質(zhì)氣化集中供氣技術(shù)，按每噸秸稈代替 噸煤炭計算，每利用一萬噸秸稈，將減少二氧化碳排放量 100t。秸稈氣化 為廣大農(nóng)民提供方便、潔凈、安全、經(jīng)濟的生物質(zhì)燃氣，對保護北京郊區(qū)的生態(tài)環(huán)境，推動北京新農(nóng)村建設(shè)，促進北京低碳城市的發(fā)展，促進生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展 。 通過使用本項目中的“秸稈氣化過程中焦油處理工藝”，秸稈的氣化效率預(yù)期提高 20%~30%，使原來的秸稈總利用率預(yù)期提高到 45%左右 。公司員工整體素質(zhì)較高，具有碩士學(xué)位以上人員 15 人、本科 42 人，其中，教授 6 人、高級工程師 18 人、工程師 15 人。至于政府資助資金使 22 用方面的風(fēng)險，公司首先在本項目實施方案的制定過 程中重點進行了項目資金的使用預(yù)算，根據(jù)資金使用預(yù)算，再考慮自籌資金的情況，確定了申請政府資助的金額，并制定了詳細的政府資助資金的使用方向和計劃，嚴(yán)格遵守使用多少，申請多少的原則，嚴(yán)格按照合同規(guī)定的資金使用方向使用資金，?？顚Ｓ?，單獨核算。 注：科研周期一年以下的課題需按季度填寫 ） 年度 分年度 研發(fā)內(nèi)容、 目標(biāo)及 考核指標(biāo) 2010年 ⑴ 進行全面細致的文獻、專利檢索及分析，全面了解秸稈氣化方面的國家有關(guān)政策法規(guī)，同時進行市場調(diào)研，形成開題報告。 （ 8） 研究 溫度對氣化過程副產(chǎn)酸性氣體性質(zhì)的影響：準(zhǔn)備在相同條件下，通過分析不同氣化爐溫度下，氣化過程副產(chǎn)酸性氣體的性質(zhì)。準(zhǔn)備考察相同條件下，不同粗細程度的秸稈進料之直接燃燒所產(chǎn)生氣體組分的物質(zhì)構(gòu)成，得到最適宜的秸稈粉碎度以獲得氣化率的最大化。固定床工藝一般采用空氣為氣化劑，這類工藝，不論是上吸式、下吸式或是平吸式的氣流方式，都有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、可以實現(xiàn)多種生物質(zhì)原料的熱解氣化、投資少等特點。 從 80年代初，我國也開展了農(nóng)林廢棄物的生物質(zhì)氣化研究。生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代能源的利用在美國、瑞典和奧地利的基本能源消費中已分別占到 40%、 16%和 10%。京郊農(nóng)村秸稈氣化系統(tǒng)多采用外省市科研單位研發(fā)的技術(shù)及設(shè)備。生物氣化集中供氣系統(tǒng)可以改變農(nóng)民傳統(tǒng)的燒柴、燃煤、燃氣 (部分 )結(jié)構(gòu)，減少能源用量，節(jié)約能源；可以降低柴草用量（生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)每戶的秸稈用量是直接燃燒柴草做飯的二十分之一），減少薪柴砍伐，且無煙塵排放，保護生態(tài)環(huán)境；可以減少柴草堆放，改善村容村貌；可以實現(xiàn)“兩人燒火，全村做飯”，改善農(nóng)民生產(chǎn)、生活條件，縮小城鄉(xiāng)差別；可以降低燃料的費用支出，減輕農(nóng)民負擔(dān)（以 3 口人之家計算，應(yīng)用生物質(zhì)燃氣平均每月用 60 立方，每立方 元，全年為 216 元；用液化氣平均每月用 1 罐，每罐 80 元，全年 960 元；用蜂窩煤每月 120 塊，每塊 元，全年 864 元；用秸稈、柴草直燃，每月 750 公斤，每公斤 元，全年 1350 元）。 “ 密級 ” 由 課題承擔(dān) 單位根據(jù)國家有關(guān)保密工作規(guī)定提出，項目主持單位審核，市科委 確定 。 正本 一式 五 份 （ 市科委三份，主持單位一份，承擔(dān)單位一份） ， 由課題承擔(dān)單位負責(zé)人 和課題負責(zé)人 親筆簽署意見，經(jīng)項目主持單位審查后， 報送 市科委 (地址：北京市西城區(qū)西直門南大街 16 號，郵政編碼： 100035)。但是目前，除了少量生物質(zhì)用 于農(nóng)民生活燃料外，基本上都廢棄或焚燒了，既浪費了資源又污染了環(huán)境，亟待開發(fā)適應(yīng)于首都北京資源及其分布特點的生物質(zhì)能利用技術(shù)與裝備。 因此，通過對 秸稈氣化 過程中焦油處理工藝 進行 研究 ，建立 秸稈氣化 重點實驗室及企業(yè)技術(shù)中心，進而推動 秸稈氣化 工藝 及設(shè)備技術(shù)進步，迫在眉捷，很有必要。德國已廣 泛使用含 1%～ 3%甲醇的混合汽油，內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)無須做大的改動，其輸出功率近似于燃用純汽油的內(nèi)燃機的輸出功率。新型生物質(zhì)氣化機組系統(tǒng)由原料輸送機、氣化爐反應(yīng)器、重力除塵器、一級冷卻器、二級精洗器、制氣泵、氣水油分離器、射流集 焦器、復(fù)式精細凈化器及附屬設(shè)備十部分組成；燃氣輸配系統(tǒng)包括儲氣罐、輸配系統(tǒng)、附屬設(shè)備和燃氣管網(wǎng)；用戶燃氣系統(tǒng)由燃氣表、閥門、低熱值燃氣灶具等組成。 （ 2）同時，對現(xiàn)有停運的氣化爐進行改造，在原有的工藝基礎(chǔ)上，一定程度上降低焦油在可燃氣中的所占的比例，降低能源消耗，提高所產(chǎn)燃氣的燃氣熱值，降低氮氣在可燃氣體中所占的比例。準(zhǔn)備