【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(hù)戶(hù)門(mén)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(shí)際秸稈造氣的利用過(guò)程中，若秸稈氣化效率在 70%~75%，使用燃?xì)獾男使烙?jì)達(dá)到 50%左右，因此在原有秸稈氣化工藝的流程中對(duì)秸稈的總使用率僅35%~38%，同時(shí)所得到的燃?xì)庵谢祀s著大量的焦油，焦油冷凝可堵塞管道造成整個(gè)工藝工程無(wú)法運(yùn)作。 公司注重人才的引進(jìn)、培養(yǎng)、選拔使用。 （ 4） 資金風(fēng)險(xiǎn)： 本項(xiàng)目的實(shí)施將為企業(yè)帶來(lái)資金方面的風(fēng)險(xiǎn)，其中項(xiàng)目自籌資金的籌集風(fēng)險(xiǎn)，可再細(xì)分為自籌資金無(wú)法到位和自籌資金無(wú)法及時(shí)到位兩種風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)也提高了焦油的脫除率。本項(xiàng)目準(zhǔn)備通過(guò)研究，研制一種新型的氣化爐。 四 、課題研究開(kāi)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(xì)程度對(duì)燃料氣性質(zhì)的影響：現(xiàn)有的秸稈粉碎設(shè)備只能對(duì)原料進(jìn)行粗略的加工，這樣的加工無(wú)法使主要反應(yīng)物秸稈達(dá)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(yàn)以及各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備，經(jīng)過(guò)初步研究，確認(rèn) 現(xiàn)有秸稈氣化技術(shù)存在的主要問(wèn)題 如下： 氣化過(guò)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?xì)怏w中，氮?dú)夂枯^高，使得系統(tǒng)規(guī)模加大，能耗增加； 可燃?xì)怏w中一氧化碳的含量較高，使得系統(tǒng)及用戶(hù)在使用過(guò)程中存在安全隱患； 用水洗滌可燃?xì)庵薪褂凸に囍写嬖谙礈煨实停斐上春笏欧诺亩挝廴?，同時(shí)造成洗 后氣中焦油含量較高，在輸送過(guò)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?xì)怏w中烯烴和炔烴含量相對(duì)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?xì)怏w酸性物質(zhì)含量相對(duì)較高，也是堵塞管道的重要原因之一； 在現(xiàn)有工藝中，可燃?xì)怏w中 C5+焦油含量相對(duì)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(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)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(mén)統(tǒng)計(jì)，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(guò) 4 萬(wàn)戶(hù)農(nóng)戶(hù)提供方便清潔的燃?xì)狻＾r(nóng)村生物燃?xì)獾睦貌粌H實(shí)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(shí)現(xiàn)資源綜合利用。 需 按照市科委統(tǒng)一提供的用戶(hù)名和密碼， 登陸 “ 北京市科委在線(xiàn)服務(wù)平臺(tái) ” （網(wǎng)址： ）填寫(xiě)，字 體統(tǒng)一用宋體小四 ； 確認(rèn)所填信息 正確、完整并 經(jīng)課題負(fù)責(zé)人 檢查無(wú)誤后 ，提交市科委審核并網(wǎng)上提交確認(rèn)后，在線(xiàn)進(jìn)行 打?。?用 A4 紙 ） ，用 A4 幅面紙復(fù)印，用普通訂書(shū)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(cè)算，三年間僅推廣的生物質(zhì)氣化站可產(chǎn)燃?xì)?5000 萬(wàn) m3 以上，可供 萬(wàn)戶(hù)農(nóng)民常年使用。對(duì)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(gè)以泥炭為原料，采用氣化合成氨的方法來(lái)生產(chǎn)化肥的廠家。儲(chǔ)氣罐的作用是貯存一定量的燃?xì)狻? （ 2）對(duì)現(xiàn)有停運(yùn)的氣化爐進(jìn)行改造，在原有 的工藝基礎(chǔ)上，降低焦油在可燃?xì)庵械乃嫉谋壤?40%，使基本停運(yùn)的氣化系統(tǒng) 得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 6） 研究 氣化爐結(jié)構(gòu)對(duì)氣化過(guò)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(jiǎn)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(hù)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(lái)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(shí)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(jìn)行換熱，降低了熱損失，能量利用率大幅度增加，同時(shí)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?xì)怏w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(guò)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(lái)；這樣大幅度的降低了混合氣體中焦油的含量，同時(shí)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(duì)分離得到的氣體進(jìn)行吸收穩(wěn)定操作；經(jīng)過(guò)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(guò)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(xiàng)目主要產(chǎn)品可燃?xì)怏w，是市場(chǎng)急需的產(chǎn)品，因此幾乎不存在市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。公司 2020 年投入研究與開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi) 389 萬(wàn)元， 2020年投入研究與開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi) 630 萬(wàn)元， 2020 年投入研究與開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi) 624 萬(wàn)元，三年累計(jì)投入 1643 萬(wàn)元人民幣。北京農(nóng)民 按 400 萬(wàn)人口來(lái)計(jì)算， 與燃煤對(duì)比，每年可節(jié)約 億元。實(shí)施本項(xiàng)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(jì)算，每利用一萬(wàn)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(jì)的生物質(zhì)燃?xì)?，?duì)保護(hù)北京郊區(qū)的生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)北京新農(nóng)村建設(shè)，促進(jìn)北京低碳城市的發(fā)展，促進(jìn)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展 。 通過(guò)使用本項(xiàng)目中的“秸稈氣化過(guò)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(lái)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(jí)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(xiǎn)，公司首先在本項(xiàng)目實(shí)施方案的制定過(guò) 程中重點(diǎn)進(jìn)行了項(xiàng)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(qǐng)政府資助的金額，并制定了詳細(xì)的政府資助資金的使用方向和計(jì)劃，嚴(yán)格遵守使用多少，申請(qǐng)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，專(zhuān)款專(zhuān)用，單獨(dú)核算。 注：科研周期一年以下的課題需按季度填寫(xiě) ） 年度 分年度 研發(fā)內(nèi)容、 目標(biāo)及 考核指標(biāo) 2010年 ⑴ 進(jìn)行全面細(xì)致的文獻(xiàn)、專(zhuān)利檢索及分析，全面了解秸稈氣化方面的國(guó)家有關(guān)政策法規(guī)，同時(shí)進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，形成開(kāi)題報(bào)告。 （ 8） 研究 溫度對(duì)氣化過(guò)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(guò)分析不同氣化爐溫度下，氣化過(guò)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(xì)程度的秸稈進(jìn)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(lèi)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(jiǎn)單、易于操作、可以實(shí)現(xiàn)多種生物質(zhì)原料的熱解氣化、投資少等特點(diǎn)。 從 80年代初，我國(guó)也開(kāi)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(guó)、瑞典和奧地利的基本能源消費(fèi)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?xì)?(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(hù)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(wú)煙塵排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；可以減少柴草堆放，改善村容村貌；可以實(shí)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(fèi)用支出，減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)（以 3 口人之家計(jì)算，應(yīng)用生物質(zhì)燃?xì)馄骄吭掠?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(jí) ” 由 課題承擔(dān) 單位根據(jù)國(guó)家有關(guān)保密工作規(guī)定提出，項(xiàng)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(fù)責(zé)人 和課題負(fù)責(zé)人 親筆簽署意見(jiàn)，經(jīng)項(xiàng)目主持單位審查后， 報(bào)送 市科委 (地址：北京市西城區(qū)西直門(mén)南大街 16 號(hào)，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(fèi)了資源又污染了環(huán)境，亟待開(kāi)發(fā)適應(yīng)于首都北京資源及其分布特點(diǎn)的生物質(zhì)能利用技術(shù)與裝備。 因此，通過(guò)對(duì) 秸稈氣化 過(guò)程中焦油處理工藝 進(jìn)行 研究 ，建立 秸稈氣化 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及企業(yè)技術(shù)中心，進(jìn)而推動(dòng) 秸稈氣化 工藝 及設(shè)備技術(shù)進(jìn)步，迫在眉捷，很有必要。德國(guó)已廣 泛使用含 1%～ 3%甲醇的混合汽油，內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)無(wú)須做大的改動(dòng)，其輸出功率近似于燃用純汽油的內(nèi)燃機(jī)的輸出功率。新型生物質(zhì)氣化機(jī)組系統(tǒng)由原料輸送機(jī)、氣化爐反應(yīng)器、重力除塵器、一級(jí)冷卻器、二級(jí)精洗器、制氣泵、氣水油分離器、射流集 焦器、復(fù)式精細(xì)凈化器及附屬設(shè)備十部分組成；燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)包括儲(chǔ)氣罐、輸配系統(tǒng)、附屬設(shè)備和燃?xì)夤芫W(wǎng)；用戶(hù)燃?xì)庀到y(tǒng)由燃?xì)獗怼㈤y門(mén)、低熱值燃?xì)庠罹叩冉M成。 （ 2）同時(shí)，對(duì)現(xiàn)有停運(yùn)的氣化爐進(jìn)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?xì)庵械乃嫉谋壤?，降低能源消耗，提高所產(chǎn)燃?xì)獾娜細(xì)鉄嶂担档偷獨(dú)庠诳扇細(xì)怏w中所占的比例。準(zhǔn)備