【正文】 同樣的白云石的直徑越小，催化效果越好，但顆粒直徑太小，對固定床來說，阻力太大，而對流化床來說飛灰損失太嚴(yán)重，所以白云石的直徑有一合適范圍，一般 dp為 ～ 為好 。由于接觸時間又是由氣相停留時間和催化劑的比表面積決定的，所以氣相停留時間和白云石和顆粒大小成為催化裂解的重要工藝條件。下面以白云石為例 ，分析這些工藝條件的特點 溫度： 任何催化過程必須在合適的溫度下才能進(jìn)行，白云石對焦油的裂解在 800℃以上即有很高的裂解率，而在 900℃左右即可得到理想的效果這一溫度和生物質(zhì)氣化的溫度相近，所以比較容易實現(xiàn)，這也是白云石被廣泛使用的主要原因之一。 (3)焦油催化裂解的工藝條件 焦油催化裂解除要求合適的催化劑外，還必須有嚴(yán)格的工藝2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 30 條件。 白云石（ dolomite）是目前為止研究得最多和最成功的催化劑 ]，雖然各地白云石的成份略有變化，但都有催化效果， 一般當(dāng)白云石中 CaCO3 / MgCO3在 1～ 時效果較好。 大量的實驗表明，很多材料對焦油裂解 都有催化作用，其中效果較好又有應(yīng)用前景的典型材料主要有三種，即木炭、白云石、鎳基催化劑 . 鎳基催化劑的效果最好，在 750℃時即有很高的裂解率，而其他材料在 750℃裂解的效果還不理想，但由于鎳基催化劑較昂貴，成本較高，一般生物質(zhì)氣化技術(shù)難以應(yīng)用，所以只能在氣體需要精制或合成汽油的工藝中使用。但由于焦油催化裂解的附加值小，其成本要求很低才有實際意義。2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 29 例如，萘在催化裂解時，發(fā)生下述反應(yīng)： C10H8+10H2O?10CO+14H2 C10H8+20H2O?10CO2+24H2 C10H8+10H2O?2CO+4CO2+6H2+4CH4 由此可知，水蒸汽非常有利于焦油裂解和可燃?xì)怏w的產(chǎn)生。但不管何種成份，裂解的最終產(chǎn)物與氣化氣體的成份相似，所以焦油裂解對氣化氣體質(zhì)量沒有明顯影響，只是數(shù)量有所增加。催化裂解利用催化劑的作用，把焦油裂解的溫度大大降低（約 750℃～ 900℃ ），并提高裂解的效率，使焦油在很短時間內(nèi)裂解率達(dá) 99%以上。所以它既減少了焦油含量，又利用了焦油中的能量。以往簡單的水洗或過濾等辦法，只是把焦油從氣體中分離出來，然后作為廢物排放，既浪費了焦油本身的能量，又會產(chǎn)生大量的污染。 根據(jù)這些特點，我們應(yīng)在氣化過程中盡可能提高溫度和氣相停留時間，減少焦油的產(chǎn)量和種類，以達(dá)到在氣化時控制焦油的產(chǎn)生，減少氣體凈化 的難度。 焦油的成份非常復(fù)雜，可以分析到的成份有 100 多種，另外還有很多成份難以確定，而主要成份不少于 20 種，大部分是苯的2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 28 衍生物及多環(huán)芳烴，其中含量大于 5%的大約有 7 種，它們是：benzene（苯） ， naphthalene（萘）， toluene（甲苯）， xylene（二甲苯）， styrene（苯乙烯）， phernol（酚）和 indene（茚），其它成份含量一般都小于 5%，而且在高溫下很多成份會被分解。而在同一溫度下，氣相停留時間越長，意味著焦油裂解越充分。 焦油的特點 在生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)換中，焦油的數(shù)量主要決定于轉(zhuǎn)換溫度和氣相停留時間，與加熱速率也密切相關(guān)。對燃?xì)饫迷O(shè)備，如內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C等損害相當(dāng)嚴(yán)重，這就大大降低了氣化燃?xì)獾睦脙r值。 焦油的存在對氣化有多方面的不利影響，首 先它降低了氣化效率，氣化中焦油產(chǎn)物的能量一般占總能量的 5～ 15%，這部分能量是在低溫時難以與可燃?xì)怏w一道被利用，大部分被浪費，其次焦油在低溫時凝結(jié)為液態(tài)，容易和水、焦炭等結(jié)合在一起，堵塞送氣管道，使氣化設(shè)備運行發(fā)生困難。 2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 27 附錄 生物質(zhì)焦油裂解技術(shù) 生物質(zhì)氣化的目標(biāo)是得到盡可能多的可燃?xì)怏w產(chǎn)物，但在氣化過程中，焦炭和焦油都是不可避免的副產(chǎn)物。 隨著畢業(yè)設(shè)計的完成，大學(xué)生活也即將離我們而去，但我可以無悔的說“我曾經(jīng)來過”。當(dāng)看著自己的畢業(yè)設(shè)計 ，真是莫大的幸福和欣慰，我相信其中的酸甜苦辣最終都會化為甜美的甘泉。但是，在設(shè)計過程中遇到了很多困難，感覺到自己對專業(yè)知識的欠缺，讓自己增加了緊迫感，要抓緊彌補自己的欠缺，學(xué)無止境，這也讓我體會到了不管以后走上什么樣的崗位，都不要拋棄自己的學(xué)習(xí)，不進(jìn)則退，別人的進(jìn)步自己的停滯不前終將導(dǎo)致自己的淘汰，這是我在整個課題設(shè)計過程中最大的體會。但是思路清晰并不代表能夠很順利的完成老師交給的任務(wù)，在完成畢業(yè)設(shè)計 時我們就會發(fā)現(xiàn)會出現(xiàn)各種意想不到的 錯誤，有的是自己的大意，而有些就純粹是因為自己的理論知識不完善 ，所有的這些都是需要自己去克服的：理論知識不夠，多看書本和資料；思路有誤就要求自己多思考多向老師和其他同學(xué)求教；由于自己馬虎所導(dǎo)致的錯誤那就要靠自己，我記得我們老師經(jīng)常說的做任何事都要用心，尤其是搞工程的更要心細(xì)，以前體會不深，但 是經(jīng)過這段時間，我越來越明白這話里面所包含的真諦。 我所選的課題是 生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)及前景分析 ，選它作為自己的原因不僅僅是因為喜愛，而且是因為 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù)在現(xiàn)在發(fā)電行業(yè)里所占份額越來越大，關(guān)于 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 自己在三年中所學(xué)到的也僅僅是九牛一毛而已，我想更深入的去了解它，去感知它，以便 去 更好的應(yīng)用它。 2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 25 結(jié)束語 畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。 可以預(yù)見在今后一段時期，隨著國家對生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的關(guān)注度日益提高，國家在稅收、財政等多方面的扶持政策不斷出臺，扶持力度的逐漸加大。這些科研機構(gòu)的參與，將大大促進(jìn)基礎(chǔ)研究成果與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的銜接，為行業(yè)提供關(guān)鍵技術(shù)，為生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)發(fā)展提供技術(shù)保障?？梢灶A(yù)見，隨著農(nóng)村整體經(jīng)濟實力增強，對高效能的潔凈氣化能源的需求增大，生物質(zhì)能必將與太陽能、風(fēng)能、地?zé)?、沼氣等一起被列為農(nóng)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。一系列政策決定未來低碳經(jīng)濟是國內(nèi)能源政策的主要方向，國內(nèi)能源政策的結(jié)構(gòu)調(diào)整在很大程度上體現(xiàn)在電力結(jié)構(gòu)的調(diào)整上，生物質(zhì)能發(fā)電行業(yè)在“十二五”階段仍將作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)予以重點扶持，這就保證了生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)的盈利能力。 我國是一個農(nóng)業(yè)大國，并且擁有著豐富的生物質(zhì)資源，大力發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)對于解決當(dāng)前電力供應(yīng)不足，增加農(nóng)民收入2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 24 以及減少環(huán)境污染等方面具有十分重要的意義，隨著農(nóng)業(yè)、林業(yè)的發(fā)展，特別是我國有計劃地研究開發(fā)各種速生能源作物和能源植物，生物質(zhì)能資源的種類和產(chǎn)量將會越來越大，未來開發(fā)和利用潛力非常巨大 , 在《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中提出，到2020 年，我國生物質(zhì)發(fā)電的裝機容量要達(dá)到 30000MW。在美國生物質(zhì)發(fā)電裝機容量已達(dá) 1050 萬 kW ， 70% 為生物質(zhì)— 煤混合燃燒工藝 ,單機容量 1～ 3 萬 kW, 發(fā)電成本 3～ 6 美分(kw/h) 預(yù)計到 2021 年裝機容量將達(dá) 1630 萬 kW。 1988 年誕生了世界上第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠。經(jīng)過多年努力 , 已研制出用于木屑、秸稈、谷殼等發(fā)電的鍋爐。 另外目前整個生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟性總體仍然較差發(fā)電成本高于煤炭等火力發(fā)電，造成上網(wǎng)電價高也影響其發(fā)展壯大。同時，新能源技 術(shù)更新非常快，若不加強高新技術(shù)的自主研發(fā)，就只能陷入“引進(jìn)、落后，再引進(jìn)、再落后”的困境。（ 5）中國生物質(zhì)能發(fā)電尚處于初始示范階段，示范項目從立項、建設(shè)、發(fā)電上網(wǎng)驗收，還沒有專門的管理辦法，這就大大影響了示范項目建設(shè)的進(jìn)度，也影響了投資者的積極性。 （ 3）缺乏促進(jìn)生物質(zhì)能發(fā)電行業(yè)發(fā)展的金融稅收優(yōu)惠政策。（ 2）生物質(zhì)資源的收集、運輸、加工以及儲 存仍面臨一些困難。 但生物質(zhì)能發(fā)電也有許多問題亟待解決，（ 1）生物質(zhì)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)與上下游配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展不協(xié)調(diào)。據(jù)測算，一臺裝機容量為 25MW 生物質(zhì)發(fā)電廠一年的發(fā)電量可以達(dá)到 150GWh，新增產(chǎn)值近億元；年消耗農(nóng)林剩余物約 2 105t，可為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增加就業(yè)崗位 1000 余個，增加收入達(dá)到 6000 萬元以上。另外發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電是建設(shè)社會主義新農(nóng)村、服務(wù)“三農(nóng)”的需要。大力發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電項目，能夠有效處理農(nóng)林剩余物，改善環(huán)境效果明顯。推進(jìn)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展是建設(shè)環(huán)境友好型社會的重要舉措。據(jù)測算，一個裝機容量 25MW 的機組，一年消耗農(nóng)林剩余物 2 105t，按熱值計算，可替代標(biāo)準(zhǔn)煤約 9 104t。 “十二五”規(guī)劃綱要關(guān)于能源發(fā)展的表述是，“堅持節(jié)約優(yōu)先、立足國內(nèi)、多元發(fā)展、保護(hù)環(huán)境”，發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，走可持續(xù)發(fā)展道路的具體體現(xiàn)。生物質(zhì)能發(fā)電在可再生能源發(fā)電中電能質(zhì)量好、可靠性高，比小水電、風(fēng)電和太陽能發(fā)電等間歇性發(fā)電要好得多，可以作為小水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電的補充能源，具有很高的經(jīng)濟價值 ； 如果中國生物質(zhì)能利用量達(dá)到 5 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，就可解決目前中國能源消費量的 20%以上，每年可減少排放二氧化碳的 量近 億噸，二氧化硫、氮氧化物、煙塵減排量近 2500 萬噸，而且我國生物質(zhì)能資源相當(dāng)豐富，僅各類2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 22 農(nóng)林業(yè)廢棄物的資源量每年即有 108t 噸標(biāo)煤，預(yù)計到 2020年生物質(zhì) 能資源量可達(dá) 9～ 10 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，在中國能源資源中占有舉足輕重的地位。而且生物質(zhì)資源豐富，發(fā)展?jié)摿薮?，且適合發(fā)展分布式電力系統(tǒng)接近終端用戶，當(dāng)前，不少地區(qū)的秸稈不能得到有效的利用，只能被燒掉，造成大范圍的煙氣污染 。生物質(zhì)能是最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕Y源。但到目前 生物質(zhì)能 的開發(fā)利用規(guī)模還有待擴大，《可再生能源“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出的“十二五”期間生物質(zhì)能源發(fā)展目標(biāo)是：到 2021 年底，生物質(zhì)發(fā)電裝機將達(dá) 1300 萬千瓦，到 2020 年將達(dá) 3000 萬千瓦，在 2021 年底 550 萬千瓦的基礎(chǔ)上分別增長 倍和 倍 ； 其中“十二五”末，農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電將達(dá) 800 萬千瓦，沼氣發(fā)電將達(dá) 200 萬千瓦，垃圾焚燒發(fā)電將達(dá)300 萬千瓦，“十二五 ”期間生物質(zhì)成型燃料利用量將達(dá) 1000 萬噸，并達(dá)到非化石能源占一次能源消費比重達(dá)到 %的目標(biāo)。 2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 21 第四章 生物質(zhì)能發(fā)電優(yōu)缺點分析及前景預(yù)測 我國擁有豐富的生物質(zhì)能資源 , 我國政府及有關(guān)部門對生物質(zhì)能源利用極為重視 , 九十年代以后中國主要發(fā)展了生物壓塊成型，氣化與氣化發(fā)電，生物質(zhì)液體燃料等新技術(shù) ， 到 1998 年中國在生物質(zhì)能源利用領(lǐng)域就已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。例如 , 逆流式固定床氣化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、操作便利 , 運行模式靈活 , 但是只能適用于中小規(guī)模生產(chǎn) 。充分考慮目標(biāo)市場的實際情況，選擇技術(shù)路線，采用最適宜的技術(shù)。固定床氣化對原料適應(yīng)性強，原料粒度要求不嚴(yán)格，反應(yīng)區(qū)溫度較高有利于焦油的裂解，出爐灰分相對較少，系統(tǒng)投資較循環(huán)流化床低，但固定床氣化強度不高，一般是問歇式工作，在連續(xù)工作方面不如流化床，目前在農(nóng)村集中供氣供熱系統(tǒng)和中小型氣化發(fā)電中廣泛應(yīng)用。 流化床氣化與固定床氣化相比較，氣化溫度更均勻，氣化強2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 20 度更高，原料粒度要求小，對于連續(xù)運轉(zhuǎn)，以木材加工廠下腳料和碾米廠的稻殼為原料的中小型氣化發(fā)電系統(tǒng)比較適合。雙流化床氣化爐碳轉(zhuǎn)化率較高 。 2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 19 圖 36 循環(huán)流化床氣化爐圖 雙流化床與循環(huán)流化床 相似 ， 見圖 37，不同的是第 1 級反應(yīng)器的流化介質(zhì)在第 2 級反應(yīng)器中加熱。 與單流化床氣化相比，循環(huán)流化床氣化的主要優(yōu)點如下 (1)由于操作氣速可以明 顯提高而不必?fù)?dān)心碳的轉(zhuǎn)化率，故氣化效率尤其是氣化強度可以得到進(jìn)一步提高； (2)可以適用更小的物料粒徑，在大部分情況下 可 以不加流化熱載體，運行較為簡單。循環(huán)流化床氣化爐中流化速度相對較高，從床中帶出的顆粒通過旋風(fēng)分離器收集后，從新送到爐內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)，如圖35。按照氣固流動特性不同，流化床氣化爐分為 單流化床氣化爐、循環(huán)流化床氣化爐、雙流化床氣化爐和攜帶床氣化爐。這種氣化爐適用于氣化水分含量大、熱量低、著火困難的生物質(zhì)物料，但是原料要求相對小的顆粒，可大規(guī)模、高效的利用生物質(zhì)能。 與固定床相比，流化床沒有爐欄，一個簡單的流化床由燃燒室、布風(fēng)板組成，氣化劑通過布風(fēng)板進(jìn)入流化床反應(yīng)器中。因此該爐只適用于焦油和灰分不大于 5%的燃料，如無煙煤、焦炭和焦木炭 。燃?xì)獬仕搅鲃?，故稱作橫吸式氣化爐。 兩種氣化爐的特點比較如表 31 所示。 一般情況下，下吸式固定床氣化爐不設(shè)爐柵，但如果原料尺寸較小也可設(shè)爐柵。 保證固定