秸秆气化技术及其应用浅析

科技情报开发与经济ScI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ECONOMY200年第17卷第23期文章编号:10056033(2007)3-0151-03收蘅日期:2007-07-01秸秆气化技术及其应用浅析张小东,刘敏(太原市科技交流中心,山西太原,030002)摘要:介绍了秸气化技术的概念及气化过程的特点,分析了该项技术应用中存在的一些问题,提出推选秸秆气化技术应用的几点建议。关键词:秸秆气化;焦油;净化中图分类号:S2162文獻标识码:A1秸秆气化技术的概念2秸秆气化技术的优势气化是指将固体或液体燃料转化为气体燃料的热化学过程。秸秆类首先秸秆是一种很好的清洁可再生能源每2t精秆的热值就相当物质中的碳元素质量分数约为40%,其次为氢、氮、氧、镁、硅、钾、钙于tt标准煤而且其平均含硫量只有038%远远小于煤的平均含硫量等元素;其有机成分以纤维索、半纤维素为主,质量分数为50%。这类物(约1%)。在我国农村现有的能源结构(液化气、沼气、太阳能、电、原煤料燃烧时需要一定量的氧气,如果提供的氧气等于或多于这个值,秸秆蜂窝煤、植物燃料)中秸秆气以其容易取得原料操作方便等优势完全就可以充分地燃烧最后的残余物为灰分;当提供的氧气少于这个值时,可以取代传统柴灶替代液化气。粘秆在燃烧过程中便不能全部烧掉提供的氧气越少,没能烧掉的可燃其次秸秆气是一种清洁、方便、廉价的能源。秸秆气化是采用一种成分就越多,这些可燃成分包括一氧化碳、甲烷、氢气等这样一个能量生物质热解气化技术,先将农作物粘秆等生物质原料切碎在缺氧状态转化的过程就是秸秆气化。下使秸秆不充分燃烧产生大量的氢气、甲烷和一氧化碳等可燃气体,对秸秆气化过程包括4个反应区的工作依次为氧化区、还原区、热分这些气体进行处理加以利用。每1kg农作物秸秆可产生近2m3的可燃解区(裂解区)和干燥区,其反应过程见图1。气,一个4口之家每月需用秸秆燃料130kg左右每100kg燃料费用为10元-13元那么,每户月燃料费约为10元-169元。显而易见,秸秆气燃料个气体使用成本明显低于其他常规燃料,而且使用方便、清洁卫生。第三秸秆气化是农村能源供应的新方向。利用秸秆气化一是可以干燥层「Ho(水蒸气)有效地减少石化能源的消耗,符合我国的能源发展战略;二是可有效避100℃-250免秸秆随地焚烧对空气造成的污染,有利于环保;三是有利于农村“变废300℃可燃气体(C0,Hh,为宝”,提高收人。因而推广前景良好,是农村能源供应的一种新趋势和500℃cHC2等)+液体(包秸秆资源利用的新方向。800℃c括焦油和水蒸气)3秸秆气化炉的相关参数还原层cCO→2C0900℃C+H→HCO高效节能秸秆气化炉技术参数如下:氧化层炉体:圆筒式:风机:30W60W;气化效率:576%-762%;炉堂装+O2→CO2料量:5kg-18kg:燃烧耗料:1.84kgh;产气速度:1min-3min;单位时间气量:274mh:单位物料产气量:148m}/kg-22m/kg物料低位热灰分↓空气值:18040kJ№kg;燃料低位热值:7013uJ/kg图1秸秆气化反应过程高效节能秸秆气化炉环保参数见表1。氧化反应空气由气化炉底部进入,同炭发生燃烧反应,由于是限氧表1高效节能秸秆气化炉环保参数燃烧反应不充分,生成二氧化碳和一氧化碳同时放出热量。生成的热枪测值国家标准值气体(一氧化碳和二氧化碳)进入气化炉的还原区,灰分落入下部的灰室烟尘排放浓度(mym3)-3928~3放速度000还原反应氧化反应中生成的二氧化碳在还原区同炭及水蒸气发生二氧化硫排放浓度m10~14还原反应生成一氧化碳(CO)和氢气(H2)。这些热气体同在氧化区生成氧化硫平均排放速度(k)0030.739的部分热气体进人上部的裂解区没有反应完的炭落入氧化区氮氧化物排放浓度裂解反应在氧化区和还原区生成的热气体,在上行过程中经过裂氮氧化物平均排放速度/(kgh)00080219解层,同时将秸秆加热秸秆受热后发生裂解反应,其大部分的挥发分从林格曼浓度05緩1级固体中分离出去。在裂解反应中还有少量烃类物质的产生。裂解区的主中国煤化工题要产物为炭、氢气、水燕气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油及其他烃类物质等这些热气体继续上升,进入到干燥区,炭进入还原区。4.1CNMHG秸秆的干燥从上面加入的物料直接进入到干燥区,物料在这里同41.1焦油的危害下面3个反应区生成的热气体产物进行换热,干燥层的产物为干物料和秸秆气中的杂质主要是灰分微细的炭颗粒焦油和水分这些杂质水蒸气水蒸气随着下面的3个反应区的产热排出气化炉,干物料落入对秸秆气的使用都有很大的影响尤其是焦油,其危害如下(1)焦油占嵇秆气总能量的5%-15%左右当秸秆气被冷却降温后张小东,刘敏秸秆气化技术及其应用浅析本刊E- mail bjb@ mail sxinfonet综述焦油难以同秸秆气一起被燃烧利用。际上在下吸式气化炉中即有明显的效果但由于木炭在裂解焦油的同时(2)秸秆气中的焦油在低温下凝结容易和水炭颗粒、灰分等杂质参与反应消耗很大(在100℃时达Q1kgm),对大型秸秆气化来说木结合在一起堵塞输气管道卡死阀门抽气机转子腐蚀金属。炭作催化剂不现实:但由于木炭可参与化学反应,与水蒸气反应生成(3)焦油难以完全燃烧,并产生炭黑等颗料对秸秆气利用设备如内氧化碳和氢气,并能与燃气中生成的二氧化碳反应生成一氧化碳,二者燃机、燃气轮机等损害相当严重都是可燃气体,最终能大大增加燃气的热值所以在气化炉的设计及小(4)焦油及其燃烧后产生的气体对人体有害型气化炉的使用中都作为首选412焦油的特点化学反应式C+HO(燕汽)=CO+H2C+CO2=2C0焦油的成分非常复杂,可以分析到的成分有100多种,另外还有很白云石( dolomite)是目前为止研究得最多和最成功的催化剂,一般多成分难以确定。其主要成分不少于20种大部分是苯的行生物及多环当白云石中 CaCO MgCO2在1-15时效果较好。白云石作为焦油裂解僵芳烃,其中质量分数大于5%的大约有7种,分别是 benzene(苯),化剂催化效率高成本低,具有很好的实用价值。naphthalene(燕), toluene(甲苯), xylene(二甲苯), styrene(苯乙烯)其次是焦油问题解决中工艺的选择。任何催化过程必须在合适的温phenol(酚)和inde(茚)其他成分质量分数一般都小于5%而且在高度下才能进行,白云石对焦油的裂解在800℃以上即有很高的裂解率,温下很多成分会被分解。所以随着温度的升高焦油含量中成分的数量而在900℃左右即可得到理想的效果,这一温度和秸秆气化的温度相也会越来越少。在秸秆热转换过程中焦油的数量主要决定于转换温度近所以比较容易实现。在接触时间方面由于接触时间是由气相停留时和气相停留时间,与加热速率也密切相关。对一般秸秆而言在500℃左间和催化剂的比表面积决定的所以气相停留时间和白云石的颗粒大小右时焦油产物最多高于或低于这一温度焦油都相应减少。而在同一混成为催化裂解的熏要工艺条件。在同一条件下气相停留时间越长裂解度下,气相停留时间越长意味警焦油裂解越充分。所以随着气相停留时效果越好间的增加焦油产量会相应的减少对理想的白云石催化剂,裂解焦油的首要条件是足够高的温度(8004.13传统解决氣油问题的方法℃以上),这一温度与气化炉的运行温度相似。但有关的实验表明把白传统解决焦油问题的方法为从气化炉上降低燃气中的焦油。采用双云石直接加入气化炉中对焦油有一定的控制效果但并不能完全解决问火层反火炉燃料气化技术将气化剂(空气及自产蒸汽)先经从气化炉出题。这主要是由于气化炉中焦油与催化剂的接触并不充分(因为焦油的口的热燃气进行预热,在真空泵的抽吸下,从炉子的上部、下部分别进产生主要在加料口位置即使是循环流化床加料口以上的催化剂数量炉内生成的650℃左右的燃气通过炉栅后在内外炉壁之间向上流也不可能很多)所以为了达到预期效果气化和焦油动将部分热量传给炉内反应物然后由炉中上部水平抽出后依次进入个分开的反应炉中进行,这就使实际应用出现下列难题:气化炉出口气空气预热器换热器、冷却除尘器最后进人真空泵及气柜。这种气化技体的温度已降至600℃左右为了使裂解炉的温度维持在800℃以上,必术具有以下特点须外加热源或使燃气部分燃烧(一般燃烧份额为5%~10%),这就使气化(1)由于存在2个火层(上段反火,下段正火),可使灰渣中碳的质量气体质量变差而且显热损失增加;不管裂解炉采用固定床还是流化炉分数由30%降至15%煤的转换率提高20%。气化气体中灰分或炭粒都有可能引起裂解炉进口堵塞所以裂解炉和气(2)与正火炉相比焦油硫化氢、悬浮物及挥发性酚均有所降低化炉之间需增加气固分离装置但不能使气体温度下降太多这就使系(3)避免了生物质反应物的搭桥现象,由于气化充分使焦油含量统更加复杂由于焦油裂解需独立的装置而且由于高温的要求裂解反可减少至(3010)叫gm3,而热值可达49MJ/m2应需要连续进行(否则效率太低)这就使催化裂解技术只适于较大型的(4)充分利用了燃气的余热提高了炉内的反应温度秸秆气化系统限制了该技术的适用性等。但是,由于传统的方法中只是采用水洗或过滤等办法把焦油从气体所以应用秸秆焦油催化裂解技术的关键,就是针对不同的气化特中分离出来然后作为废物排放既浪费了焦油本身的能量,又会产生大点设计不同的裂解炉,尽可能降低裂解炉的能耗并提高系统热效率。量的污染历以目前看来并十分不理想。42秸秆气的净化问是4.14焦油化裂解技衣因为秸秆气中含有多种杂质所以需要进行净化。通常有两种方法焦油的催化裂解是目前最有效、最先进的办法。焦油热裂解可以把千法除尘及湿法除尘。焦油分解为永久性气体,与可燃气一起被利用既减少了焦油含量又利421干法除尘用了焦油中的能量。但热裂解需要很高的温度,一般为1000℃-1干法除尘的特点是从秸秆气中分离出的尘粉保持了原有温度及干℃,比较难以实现。经过研究和实验现在催化裂解可利用催化剂的作爽,不与水分混合。干法除尘又分为机械力除尘和过滤除尘。用把焦油裂解的温度大大降低(约750℃-900℃),并提高裂解的效率,机械力除尘是利用惯性效应使颗料从气流中分离出来可除尘粉的使焦油在很短时间内裂解率达99%以上。最小粒度是5μm。最常见的是旋风除尘器。首先是焦油催化裂解中催化剂的选用。实验表明很多材料对焦油过滤除尘是利用多孔体,从气体中除去分散的固体颗粒。过滤除尘裂解都有催化作用,其中效果较好又有应用前景的典型材料主要有3可将1m0.1pm的颗粒有效地擂集下来是各种分离方法中效率最高种即镍基催化剂、木炭和白云石,它们的主要性能见表2。而又最稳定的一种。只是滤速不能高设备较庞大排料清灰较为困难衰2焦油裂解催化剂的主要性能过滤器一般用于末级分离名反应温接触化4.22寝法除尘待点称度时间/8率%法除尘是利用液体(一般是水)作为捕集体将气体中的杂质捕集镍基(1)反应温度低转换效果好;下来,当气流越过液层、液膜或液滴时,其中的颗料就黏附在液体上而被(2)材料较费,成本较高。分离出来。常用的设备有鼓泡塔、喷淋塔、填料塔、文氏管洗涤器等。木L8000591(1)木炭为气化自身产物成本低采用湿法或干湿结合法来处理燃气,容易带来污水的处理问题。粘炭9000995(2)随着反应进行木炭本身减少秆气化的主要目的是为了解决大气污垫但后面的污水问题如不重视白云ω05%转换效率高材料分布广泛威势必引中国煤化工精秆气化中面临的又一个石「∞0a.59.8低技术难CNMHG法:自云石的主要成分为CACO和MO,不同地方出产的白云5进一步推进秸秆气化技术应用的建议石成分略有不同从上面3种典型催化结果比较可知镍基催化剂的效果最好但由(1)加大科技投入进一步加强技术的可靠性。秸秆气化与沼气等技于价格昂费成本较高,般秸秆气化技术难以应用;木炭的催化作用实术相比较原料更易取得操作更加方便投入劳动也更少在农村新能源15科技情报开发与经济sCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ECONOMY2007年第17卷第23期文章编号:1005-6033(200723-0153-03收瞢日期:2007-0507有关商业银行金融风险预警系统研究的文献综述陆海琴,姚笑秋2(1中国计量学院成教院浙江杭州310018:2浙江工商大学浙江杭州310018)摘要:阑迷了有关商业银行金融风险预警系统研究的背景和意义,从国外国内两个方面对商业银行金融风险预警研究的現状进行了综述。关键词:商业银行;金融风险预警系統;文献综逑中图分类号:F83033文献标识码:A是防范金融风险的一个重要手段1商业银行金融风险预警系统研究的背景和意义我国的商业银行在改革中取得了很大的成效得到了比较充分的发展,但存在的问题也绝不容忽视。目前商业银行存在的问题主要有:不良1.1背金融是影响一国经济稳定与安全的一个至关重要的因素而银行又资产过高呆账过多资本充足率不高资产质量和盈利能力较差、业务是金融中重要的一环。20世纪0年代的一系列金融危机包括墨西哥和产品创新能力弱内部控制和风险管理水平有待提高等等。这些情况金融危机、俄罗斯金融危机、南美洲金融危机等特别是1997年的亚洲的存在表明我国商业银行潜在的危险也很大甚至有引发危机的可能金融危机对全球经济的影响与破坏再次引起人们尉金融危机的警觉与性。而且,在我国长期以来商业行的风险管理侧重于风险的事中控制思考也引发了人们对金融安全问题的深人研究。而金融危机对这些国和事后补教,往往忽视了风险的事先管理。为此建立一个比较有效的金齐之所以造成巨大破坏,其中一个重要原因就是这些国家的银行融风险预警系统是非常必要的通过对现实的问题观测分析在危机发体系的防御能力比较差也缺乏一个良好的金融风险预警机制。世界经生之前提前发出预警信号,及时采取对策避免危机的爆发或者降低危济的一体化使世界的每一个经济体都成为地球村的一员,每个经济体都机所带来的破坏减少损失维护金融的稳定与安全促进经济的稳健发是世界经济密不可分的一部分。随着中国成功加入WTo并且在经济全球化、金融全球化的背景之下,金融风险的“传染性”使得金融风险离我1.2意义们越来越近。一个国家要想不受金融危机袭击就要降低本国发生金融尽管国际上对金融风险预警系统的研究由来已久,但多数不太成风险的概率也需要一套健全的金融风险预警系统来防患于未然。银行功。有些预警模型能够预测到某次危机但要预测所有危机却很难1997风险是金融风险的一个重要原因,因此建立商业银行的风险预警系统也年亚洲金融危机的爆发就是一个很好的凭证,并且多数学者对金融风险的发展中具有较强的适应性但目前还存在一些技术问题没有很好地解秆气化技术的发展。建议由政府部门或通过协会组织制定并执行秸秆气决。如秸秆气化热值低在稳定运行焦油清除气体净化等技术上需要化产品市场准入制度公布相关产品与设备质量检验合格的产品,以此捉高等。这就需要科技部门加大科技经费和人员的投人解决这些问题,作为市场准入门槛,以保证以优质产品提供给农户进一步提高设备的可靠性实用性鲁考文献(2)建立和完善产品质量标准体系和质量检测体系。产品质量标准[1]程序中国农业有机废弃物利用中的创新和存在的问题农业工和质量检测是指导生产和规范市场销售的技术法规。到目前为止市场程学报200,18(5):14上销售的秸秆气化产品质量参差不齐彰响了厂家的销售和秸秆气化技[2]王革华我国生物质能利用技术展望农业工程学报,19915术的顺利摧广。建立和完善产品标准体系和检测中心,进一步规范市场(4)19-2秩序是当前产业发展中突出的问题应加快解决。[3]留廷宙丁鸣,王磊等生物质燃气专用灶具技术参数及性能试验(3)加强宜传,提高农民利用新能源的主动性。通过宜传培训提高研究]农业工程学报2002,18(4):101-103.全民的能源意识、环境意识,强调节约能源保护环境是每个公民应尽的[4]顾树华周泸萍姚向阳秸秆气化集中供气系统经济和外都效益评义务。加强引导使越来越多的人了解秸秆气化技术,以便有效地提高秸价打]农业工程学报199,15(2172-17秆气化技术的普及率。同时,在推广过程中要加强管理和设备日常维护(责任编辑:白尚平)等相关知识的培训制定符合农村实际的燃气质量标准以促进技术的合理利用,增加效益。第一作者简介:张小东男,1965年生,1985年毕业于太原工业大学(4)以优质产品供应农户规范市场。利用市场机制用高科技含量、化工系煤化工专业,工程师,太原市科技交流中心,山西省太原市高档次的产品开拓市场加强产业和服务体系的建设扩大规模推动秸03000.Analysis on Straw Gasification Technique and Its ApplicationZHANG Xiao-dong,中国煤化工CNMHGABSTRACT: This paper introduces the concepts of straw gasifieprocess, analyzes some problems existing in the application of this technique, and puts forward several suggestions onpromoting the application of straw gasification techniqueKEY WORDS: straw gasification; tar, purification153