生物质气化技术应用浅谈

●92●林业科技情报2010 Vol. 42 No. 3生物质气化技术应用浅谈寇伟宋哲(黑龙江省林业设计研究院)[摘要]介绍了生物质气化技术应用的原理和意义及国内外发展现状,并重点分析了其在黑龙江省的适用性、优越性和发展前景;最后得出了在黑龙江省应用生物质能技术具有重大的环境意义和经济效益。[关键词]生物质气化技术;生物质 能;黑龙江应用案例A Brief Talk On Biomass Gasification Technique ApplicationKou WeiSong Zhe( Forest Design And Research Institute Of Heilongjiang Province)Abstract: This paper intoduces the principle , signifcance and development actuality of biomass gasification tech-nique, analyzes its applicability, advantages and development foreground in Heilongjiang province. It shows thatbiomass technique has important environment significance and economy benefit.Key words :biomass gasification technique; biomass energy; application example in Heilongjiang province0引言理是在不完全燃烧条件下，将生物质原料加热，使高分子随着人类对能源的需求量逐渐增加，化石燃料的逐渐量的有机碳氢化合物链裂解，变成较低分子量的cO, H,减少以及应用化石燃料带来的日益严峻的环境污染问题，CH,等可燃气体，在转换过程中需要加空气、氧气或水蒸各国越来越重视可再生能源的开发与应用，其中生物质能气等气化剂，其产品主要指可燃性气体N2的混合气体，称是地球上几乎到处都有的一种洁净的可再生能源并8益成为“生物质燃气"。为人们利用和研究的焦点。生物质气化能量转换效率高，生物质燃气可用于炊事、采暖和作物烘干，还可用于设备简单，投资少，易操作,不受地区、燃料种类和气候内燃机、热气机等动力装置的燃料，输出电力及动力,提的限制，为畜牧业提供饲料，为工业企业提供原材料，以高生物质的能源品位和利用效率。生物质燃气主要用途有:达到保护资源与环境，发展经济，为子孙后代造福，实现可持续发展的目的。①供民用炊事和取暖;②烘干谷物、木材、果品、炒茶等;1生物 质气化技术的概念与原理③发电;④区域供热;⑤工业企业用蒸汽等。在生物质能生物质气化是生物质热化学转换的-一种技术，通过热开发水平比较高的国家，还用生物质燃气作化工原料，如化学过程裂解气化为气体燃料，俗称“水煤气"。基本原:合成甲醇、氨等，甚至考虑着做燃料电池的燃料。渣物理热损失增大，降低了锅炉的热效率。有关资料显示，煤粉焦碳的燃烧，可以提高火焰黑度，加强燃烧室炉壁的平均灰份从13%.上升到18%，锅炉的强迫停运率将从辐射换热。另外，水蒸气分解时产生的氢分子和氢氧根可1. 3%.上升到7. 54%。以提高火焰的热传导率。但水分含量过大时，着火热也随2.4煤的颗粒度对 锅炉的燃烧有很大影响。颗粒度过大之增大，同时由于一部分燃烧热用来加热水分并使其汽化，时，煤块在锅炉内燃烧时停留时间过短，煤炭中的焦碳没降低了炉内烟气温度,从而使煤粉气流吸卷的烟气温度以有完全燃烬，炉渣中的含碳量增大，增加了锅炉炉渣的物及火焰对煤粉的辐射热都降低，这对着火不利。理热损失;颗粒度过小时，细煤粉在炉排上燃烧时通风不2.6煤中杂质不仅会吸收煤燃烧生产的热量，阻碍煤与氧好，碳与氧不能很好地接触发生化学反应，易形成黑带，充分接触，影响煤的燃烧，降低锅炉热效率,增大锅炉运同时细煤粉也易被空气吹起，很快随着烟气被带走，增加行时的除渣除灰量，而且对锅炉的安全运行带来很大危害。了锅炉烟气中的飞灰热损失，(在层燃烧锅炉中,尽量不要3结论燃用煤粉含量超过30%的煤种)。因此要根据煤炭颗粒度随着煤炭供应的日趋紧张，煤质随时都会发生很大的合理调整给风量。变化，摸索研究不同煤种，最大限度降低煤质变化对锅炉2.5煤的含水量在 -定的含量限度内与挥发分对燃煤的着运行燃烧带来的不利影响，实现供热锅炉的优化运行，不火特性影响-致，少量水分对着火有利，从燃烧动力学角仅可以提高经济效益，最重要的可以保证正常供热。度看，在高温火焰水蒸气对燃烧具有催化作用，可以加速来稿日期: 2010-01 -202010 Vol. 42 No. 3林业科技情.93.生物质气化所用的原料主要是原木生产及木材加工的投人运行使用，取得显著的效益。此外，还包括海南三亚残余物、蕲柴、农业副产物等，包括板皮、木屑、枝杈、1MW木粉气化发电系统，河北邯郸60kw秸秆气化发电秸秆、稻壳、玉米芯等，原料来源广泛，价廉易取。系统和秦国1.2MW谷壳气化发电站等多个大型发电站。山生物质气化都要通过气化炉完成，其反应过程很复杂。东省科学院能源研究所正在开展秸秆循环流化床技术的推随着气化炉的类型、工艺流程、反应条件、气化剂的种类、广工作，研制了实用型流化床气化炉。辽宁省能源研究所原料的性质和粉碎粒度等条件的不同，其反应过程也不相采用玉米秸秆等原料，承担了多个国家重点科技项目,建同。但不同条件下物质气化过程基本包括下列反应:立了固定床生物质气化系统，流化床、固定床生物质发电C+O:=CO2 CO, +C=2CO; 2C+O, =2CO; 2C0+0,系统的生产线，应用在大连、本溪、铁岭等地区.提供居=2CO2;H2O+C=CO + H; 2H,0+C=CO, +2H; H,0+Co民炊事及采暖用气，安全可靠，运行至今。其中，生物质气化供热系统产品各项技术指标居国际先进水平。据辽宁= CO2 +H; C+2H, =CH;省能源研究所投资慨算:农村集中供气系统总投资包括气工作中，原料燃烧分为四个层:氧化层、还原层、热化站土建部分、气化机组以及管网(室内、室外)、气柜分解层和干燥层。其中，还原层是影响燃气品质和产量最和用气设备的投资组成。重要的地区。3生物质气化技术在黑龙江省的应用生物质气化的核心设备是气化炉。在这里，生物质经3.1 概况介绍然烧、气化转化为可燃气。气化炉大体上可分为:固定床黑龙江省生物质资源极为丰富，目前在农村到处可见气化炉和流化床气化炉。其中，固定床气化炉结构简单，堆积如山的秸秆垛。由于黑龙江省低温寒冷时间长达半年投资少，运行可靠，操作比较容易，对原料种类和粒度要之久，广大农民生产生活能耗高、能源需求量大。黑龙江.求不高，但通常产气量较小，多用于小型气化站内或户用，非常重视以生物质为主要燃料的农村能源工作，借助生态只有上流式固定气化炉可用于较大规模的生物场合:流化省建设和实施“生态家园富民计划"的有利契机，积极发床气化炉传热强烈、气化强度大、产气率高，适于大、中展秸秆气化示范工程，取得了良好的经济效益和社会效益。规模生产，是实现生物质大规模气化-燃气轮机民电机组3.2案例分析-汽轮机发电机组联合循环系统的有效途径，但其加料、目前，生物质气化技术在黑龙江省得到了长足、稳定过滤困难，设备复杂成本高。的发展，具有很多正常运行多年的生物质气化工程案例。2生物质气化技术在国内外的应用黑龙江省北大荒米业在 全国最旱利用稻壳在垦区发电，21应用概况.建设了9座、总装机容量600千瓦的稻壳发电厂,一年可近年来，欧美等发达国家对生物质气化技术的研究十吃进稻壳10万吨,发电量达700万千瓦时，年创效益1800分重视，有许多单位在进行此项技术的研究，并达到了较多万元。北大荒米业在291稻米加工厂建起了第一家稻壳高的水平。发电厂，是省内最大的单体稻壳发电厂。他们又相继在普我国一些研究单位也在进行生物质气化技术的研究，阳、八五七、青龙山等8家稻米加工厂建起稻壳发电厂,开发了一批适合我国国情的技术和产品，已经达到实用程形成了全国规模最大的稻壳发电机群。目前北大荒米业的度并且已进行示范推广的技术主要有: (1) 秸秆气化集中稻壳发电技术居国际领先水平，北大荒米业建设稻壳发电供气技术，即山东省科学院能源研究所经过“七五”、“八厂，解决了资源浪费、环境污染问题，也实现了增产节约。五”、“九五”期间的研究形成的技术，已形成可供100 ~4结论与展望1000户居民炊事用能的供气系统。(2)气化发电机组:原黑龙江省具有丰富的生物质能原料，在国家大力扶持商业部科研所和红岩机器厂研制的稻壳发电系统，已有一和鼓励可再生能源利用的政策下，利用生物质气化技术进定程度的推广，中科院广州能源所研制的1MW流化床气行供热、发电等工业项目，政府将在税收、电费、贷款利化发电系统代表了我国目前气化发电技术的水平; (3)木奉等方面进行优惠与补偿。这将使投资方和使用方节省很材加工废弃物气化后直接利用，如中国农机院研制的木材大的成本，获得更大的利润。气化烘干设备等。这些技术展示了生物质气化技术的经济生物质气化技术具有能量转换效率高，设备简单，投可行性和发展趋势。目前，国内生物质气化技术主要应用资少，易操作等特点。在供热和发电两个方面。生物质集中供气系统已在我国许生物质气化技术具有很好的环境效益。这对环境污染多省份得到推广应用，估计到2010年,全国有可能建生物比较严重的黑龙江省来说具有长远的重大意义。目前，生质气化站2500 ~ 3000个。物质气化机组的容量区域大型化，设备趋于智能可控化。2.2 工程介绍这将更利于该技术在省内安全、广泛的推广。相信，生物目前国内生物质气化技术较成熟的研究机构主要有广质气化技术必将随着社会文明和科技的发展在黑龙江省得州能源所，山东能源所和辽宁能源所等。其中广州能源所天独厚的条件下得到更广泛的应用。承担了“九五” 期间“IMW生物质气化发电系统"的研究，在福建莆田建立的首个IMW的生物质气化发电站已来稿日期: 2010-01 -15