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 & ECONOMY2007年第17卷第23期文章编号:1005 6033(2007 )23-0151-03收稿日期: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 秸秆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,提出推进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:S216.2文献标识码: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、磷、铆、钙于It标准煤,而且其平均含硫量只有0.38%，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s50%。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-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。秸秆在燃烧过程中便不能全部烧掉,提供的氧气越少,没能烧掉的可燃其欺,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.先将农作物秸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。下使秸軒不充分燃烧,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,依改为氧化区还原区、热分这些气体进行处理加以利用。每1 kg农作物秸秆可产生近2 m2的可燃解区(裂解区)和干燥区,其反应过程见图1。气,一-个4口之家每月微用秸秆燃料130kg左右,每100 kg燃料费用为10元-13元,那么,每户月燃料费约为10元-16.9元。显而易见,秸秆气燃料|↑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- -是可以干燥层L 100 C-250 CH20(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“变废热分解层300C可燃气体(CO,H,为宝”,提高收入。因而,推广前景良好,是农村能源供应的一种新趋势和500CHL,CO2等)+液体(包秸秆资源利用的新方向。_800心| 括焦油和水藁气)+炭3秸秆气化炉的相关参数还原层C+CO +2Co. 900CC+Hp0→Hr+CO高效节能秸秆气化炉技术参数如下:，氧化层C+O2→CO2炉体:園简式;风机:30 W-60 W;气化效率:57.6% -76.2%;炉堂装I2009料盘:5 kg-18kg:燃烧耗料: 1.84 kg/h;产气速度: 1 min-3 min;单位时间产气量: 2.74 m'/h;单位物料产气量: 1.48 m/kg-2.2 m/kg;钧料低位热灰分↓空气值:18 040 kU/kg:燃料低位热值: 7013 kJhge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人,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。生成的热项县检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,灰分落人下部的灰室烟尘排放液度/( mg/m*)28-39120烟尘平均排放速度(kgh)0.0090.096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碗排放浓度/(n/m”)10-14550还原反应,生成- -氧化碳(C0)和氢气(H2)。这些热气体同在氧化区生成二氧化硫平均排故速度/(kg/b)0.0030.739的部分热气体进入上部的裂解区没有反应完的贵落人氧化区。氨氧化物排放旅度( m/m2)30-38240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(kg/h)0.0080.219解层,問时将秸秆加热,秸秆受热后发生發解反应,其大部分的挥发分从林格曼浓度0.5级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4秸秆气化技术应用中存在的问题要产物为炭、氯气、水蒸气、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。4.1精秆气化中的焦油问题秸秆的干燥: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:裂解区。张小东,刘敖秸秆气化技术及其应用浅析本刊E-milbjb@mil.xnfo.net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1000 C时达0.1 kgfm'),对大型秸秆气化来说术结合在一起,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.与水蒸气反应生成一(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-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)焦油及其燃绕后产生的气体对人体有害。型气化炉的使用中都作为首选。4.1.2焦油的特点化学反应式:C+H20(蒸汽)=CO+H2 C+C0=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(dolonite)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,大部分是米的衍生物及多环当白云石中CaCOyMgCO,在1-1.5时效果较好。白云石作为焦油裂解催芳烃，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。maphalene (素)loluee (甲苯),xylene二甲奉),tyrene (苯乙始).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phemo(酚)和indene(茚),其他成分质量分数- -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以上即有很高的發解率，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 C左右即可得到理想的效果，这一温度和秸轩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500C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熊袖产物最多,高于或低于这一-温 度焦油都相应减少。而在同一沮成为催化裂解的重要工艺条件。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著焦油裂解越充分。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,裂解焦油的首娶条件是足够高的温度(8004.1.3传兢解决 焦油问题的方法C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袖。采用双云石直接加入气化护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,即使是循环疏化床,加料口以上的催化剂数量人。炉内生成的650 C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,气化和焦油裂解-般要求在两动,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換热器、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 C左右,为了使裂解炉的温度维持在800 C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59%-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高装量,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(30:10) mg/m",而热值可达49 MJ/m'。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,所以目前看来并十分不理想。4.2 秸秆气的净化问题4.14焦油催化裂解技术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。焦袖分解为水久性气体，与可燃气-起被利用,既减少了焦油含量,又利4.2.1干法除宝用了焦油中的能量。但热裂解需要很高的温度，一般为1000C-1 200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C,比较难以实现。经过研究和实验,现在健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 C-900 C),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5 pm。最常见的是旋风除尘器。首先是魚袖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 1 um-0.1四的颗粒有效地捕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-般用于末级分离。名反应温接触转化4.2.2 遵法除尘你度/C 时间/s 率/%特点湿法除尘是利用液体(-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、液膜或被滴时,其中的颗料就黏附在被体上而被催化剂Is019|(2)材料较费，成本较高。分离出来。常用的设备有鼓袍塔喷淋塔填料塔、文氏管洗许器等。00091 (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。秸9000.5(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染，但后面的污水问题如不重视，白云800T 0.5 95 _转换效率高材料分布广泛，成本势必引起农田或河道的二次污染。这是在进行秸秆气化中面临的又-个石900二0.599.8低。技术难题。注:白云石的主要成分为CaCO3和MgCO,不同地方出产的白云s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.锦基催化剂的效果最好,但由(1)加大科技投人,进一步加强技术的可靠性。秸秆气化与招气等技于价格昂贵，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，投人劳动也更少。在农村新能源科技惰报开发与经济SCI -TECH INFORMATION DEVELOPMENT盘ECONOMY2007年第17卷第23期文章编号:1000 6033(20070 )23-0153-03收稿日期:2007-05-07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?(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:阐述了有关商 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现状进行了综述。关键词:商业银行;金融风险预警系统;文献综述中国分类号:F830.33文献标识码:A是防范金融风险的一个重要手段。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 背景金融是影响- -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、资本充足事不高、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90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,表明我国商业银行警在的危险也很大,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对金融危机的警觉与性。而且,在我国，长期以来商业银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-个比较有效的金家的经济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-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-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1.2意义展。球化、金融全球化的背最之下,金融风险的“传染性”使得金融风险离我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功。有些预警模型能够預测到某次危机,但要预侧所有危机却很难.1997风险的概率,也需要-套健全的金融风险预警系统来防惠于未然。银行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人制度.公布相关产品与设备质量检验合格的产品,以此提高等。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。参考文献(2)建立和完善产品质塑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[J]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,2002,18(5):1-6.上销售的秸秆气化产品质量参差不齐,影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[J].农业工程学报，1999术的顺利推广。建立和完善产品标准体系和检测中心,进一一步 规范市场{3]军延宙,丁鸣,王磊,等生物质燃气专用灶具技 术参数及性能试验(4):19-22.秩序是当前产业发展中突出的问题，应加快解决。(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[J]农业工程学报, 2021040):101-1030.3.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部效益评义务。加强引导,使越来越多的入了解秸秆气化技术，以便有效地提高秸价[J].农业工程学报, 999,15(2);172-17.秆气化技术的普及率。同时,在椎广过程中.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最标准,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030002.Analysis on Straw Gasification Technique and Its ApplicationZHANG Xiao-dong, LIU MinABSTRACT: This paper introduces the concepts of straw gasification technique and the features of the gasificationprocess, analyzes some problems existing in the application of this technique, and puts forward several suggestions onpromoting the application of straw gasification technique.