【正文】 同時，發(fā)展生物質(zhì)氣化技術(shù)最終可實現(xiàn)以科技創(chuàng)新推動農(nóng)村環(huán)境保護，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)境的進程提供技術(shù)保障。同時，生物質(zhì)氣化技術(shù)具有原料可再生及對環(huán)境友好的特點，因而受到關(guān)注程度越來越高，并在過去幾十年里取得了重要進展，尤其是近 20 年我國在生物質(zhì)氣化發(fā)電研究方面已經(jīng)取得了相當?shù)某删?，目前正是該技術(shù)步入商業(yè)化運用的關(guān)鍵階段。 第 節(jié) 生物質(zhì)氣化技術(shù)展望 顯著的技術(shù)優(yōu)勢和良好的經(jīng)濟 性構(gòu)成了生物質(zhì)氣化技術(shù)裝備進入市場的基本動力。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。 （ 2）在生物質(zhì)的應用技術(shù)發(fā)展方向上，應結(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，重點解決居民生活用能，減少對化石能源尤其是煤炭的使用。 二、建議： （ 1） 在目前發(fā)展階段，需要國家的政策扶持和財力支撐。為了滿足熱負荷的要求，就要消耗大量的氣體，這就使得貯氣柜體積增大，使貯氣柜的投資增加。對于廢水問題，就比較難處理，根本方法就是減少焦油的產(chǎn)生因為其主要來源于水洗除焦油。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?。目前雖有焦油熱裂解與催化裂解的試驗，但距實用仍存在一段距離，因此目前要解決焦油問題還應加大力度研究焦油裂解的經(jīng)濟實用方法。因此，焦油問題是氣化發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵之一。 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。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)達國家生物質(zhì)氣化技術(shù)相比還比較落后。這兩種流化床氣化爐均為常壓、采用空氣作氣化劑，產(chǎn)生低熱值燃氣。由于這種氣化爐產(chǎn)生的燃氣熱值低，一般為 4~5MJ/m3，運行不穩(wěn)定，燃氣中焦油含量高，造成后系統(tǒng)堵塞和腐蝕；由于規(guī)模小、經(jīng)濟性差、目前大部分處于停運狀態(tài)。 國內(nèi)情況 我國的生物質(zhì)氣化技術(shù)應用研究起始于上世紀 80 年代初。美國國家再生能源實驗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)中熱值燃氣，并建立了示范廠。其生物質(zhì)氣化裝置均為流化床氣化爐，使用氧或水蒸汽作氣化劑。 第 3 章 生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展與展望 第 節(jié) 國內(nèi)外生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展概況 國外情況 上世紀 70 年代以來，歐美等發(fā)達國家對生物質(zhì)氣 化技術(shù)的研究十分重視。但是該種方法對氣體要求極為嚴格，氣化氣必須經(jīng)過凈化和冷卻處理。 c . 在內(nèi)燃機內(nèi)燃燒帶動發(fā)電機發(fā)電。這種方式對氣體的壓力有要求，一般為10~30kg/ cm2。燃燒器在氣體成分和熱值有變化時，能夠保持穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)，排放污染物較少。這種方式對氣體要求不是很嚴格，直接在鍋爐內(nèi)燃燒氣化氣。最后，燃氣通過燃氣供 應網(wǎng)統(tǒng)一輸送給用戶。經(jīng)過凈化后的氣體經(jīng)過水封，由鼓風機送入儲氣罐中，水封相當于一個單向閥，只允許燃氣向儲氣罐中流動。 圖 213 生物質(zhì)氣化供氣系統(tǒng)工藝流程 生物質(zhì)原料首先經(jīng)過處理達到氣化爐的使用條件，然后由送料裝置送入氣化爐中，不同類型的氣化爐需要配備不同的送料裝置。 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)燃氣 ，通過相應的配套裝備 ，完成為居民供應燃氣的技術(shù)。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)的特點是經(jīng)過氣化爐產(chǎn)生的可燃氣可在下一級燃氣鍋爐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)相對簡單，熱利用率高。生物質(zhì)氣化技術(shù)的基本應用方式主要有四個方面， 即用于供熱、用于發(fā)電、用于供氣及用于化學品的合成。不同的氣化爐，不同的工藝路線其最終的用途是不同的；同一氣化設(shè)備，選用不同的物料，不同的工藝條件，最終的用途也是不同的。 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)。同時生成的炭顆粒經(jīng)料腳送入第 2 級反應器。 圖 210 循 環(huán)流化床氣化爐的工作原理 （ 3）雙流化床氣化爐 雙流化床氣化爐，見圖 211，分為兩個組成部分，即第 1 級反應器和第 2 級反應器。循環(huán)流化床氣化爐的反應溫度一般控制在 700~900℃ 。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?？偟膩碚f單流化床氣化由于存在著飛灰和夾帶炭顆粒嚴重，運行費用較大等問題，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)能利用中很難有實際意義。 單流化床氣化 爐只有一個流化床反敗器，氣化劑從底部氣體分布板吹入，在流化床上同生物質(zhì)原料進行氣化反應，生成的氣化氣直接由氣化爐出口送人凈化系統(tǒng)中，反應溫度一般控制在 800℃ 左右。 圖 28 橫吸式固定床氣化爐氣化原理圖 流化床氣化爐 流化床氣化爐分單床氣化爐、雙床氣化爐及循環(huán)流化床氣化爐。 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)進行熱化學反應，反應過程同其他固定床氣化爐相同，但是反應溫度很高，容易使灰熔化，造成結(jié)渣。 （ 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。自有生物質(zhì)氣化技術(shù)以來，消除焦油的問題始終是一個技術(shù)難點。 上吸式氣 化爐也有一個突出的缺點，就是在裂解區(qū)生成的焦油沒有通過氣化區(qū)而直接混入可燃氣體排出，這樣產(chǎn)出的氣體中焦油含量高，且不易凈化。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。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)氣化燃氣，自下而上地向上流動，排出氣化爐。產(chǎn)生的炭進入還原區(qū)，與氧化區(qū)產(chǎn)生的熱氣體發(fā)生 還原反應，生成一氧化碳和氫氣等可燃氣體。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)過爐柵進入氣化爐，產(chǎn)出的燃氣通過氣化爐內(nèi)的各個反應區(qū)，從氣化爐上部排出。下吸式氣化爐的缺點是產(chǎn)出氣體流動阻力大，消耗功率增多，產(chǎn)出氣體中含灰分較多，溫度較高。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 1100℃ ，裂解區(qū)溫度為 500~700℃ ，而干燥區(qū)溫度為 300℃ 左右。作為氣化劑的空氣一般情況下在氧化區(qū)加入，在該區(qū)，由裂解區(qū)生成的炭與氣化劑中的氧進行燃燒反應生成二氧化碳、一氧化碳，并放出 大量的熱能，這些能量保證了生物質(zhì)氣化全過程的順利進行。之后隨著物料的消耗向下移動入裂解區(qū)，由于裂解區(qū)的溫度高，達到了揮發(fā)分溢出溫度，因而生物質(zhì)開始裂解，揮發(fā)分氣體開始產(chǎn)生，干生物質(zhì)逐漸分解為炭、揮發(fā)分及焦油等。 下吸式氣化爐的工作原理如圖 24 所示。一般來說，下吸式氣化爐的進風噴嘴設(shè)在喉管區(qū)的中部偏上位置。氣化爐的上部留有加料口，物料直接進入到儲料區(qū)，氣化爐的下部是灰室，灰室及喉管區(qū)之間設(shè)有爐柵，反應后的灰分及沒有完全反應的炭顆粒經(jīng)過爐柵落近灰室，灰可定期排出。內(nèi)膽又分為儲料區(qū)及喉管區(qū)。 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。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，原料適應性廣，可大規(guī)模、高效利用。其氣化反應在床內(nèi)進行，焦油也在床內(nèi)裂 解。所以，流化床有時也稱做沸騰床。其缺點為： 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。一般情況下，固定床氣化爐適用于物料為塊狀及