生物质直接燃烧与生物质气化燃烧的比较分析
作者：张文斌分类：产业技术研究Tags：生物质直接燃烧,生物气化燃烧,比较分析浏览：1017次回
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发表时间：2011-05-22 18:42:47
一、两种技术的历史
生物质直接燃烧是人类生物能源最原始、最传统的利用方式，早期的直接燃烧方式没有技术可言，能源利用效率只有15%左右，效率极低且污染严重，人类开发了新的燃烧技术——锅炉直接燃烧技术和生物质成型技术，提高了燃烧效率，改善了直接燃烧的污染问题，但是其运用范围受到很大的局限。目前，生物质成型燃料（主要是生物质颗粒成型燃料）直接燃烧技术代表了直接燃烧技术的最高水平，其中广州迪森公司是中国生物质直接燃烧技术的领军企业。
1883年，生物质气化技术开发成功，气化后的燃气驱动内燃机，推动早期的汽车或农业排灌机械的发展。二次世界大战期间，民用燃料匮乏，德国大力发展用于民用汽车的车载气化器，并形成了与汽车发动机配套的完整技术。车载气化器装备了超过一百万部的汽车，主要的燃料是木头，当木头缺乏时也可使用优质的硬木。
国内生物质气化技术在20世纪80年代以后得到了较快的发展。80年代初期我国研制了由固定床气化结合内燃机组的稻壳发电机组，形成了200KW稻壳气化发电机组的产品并得到推广。
20世纪90年代中期，中科院广州能源研究所进行了流化床气化装置的研制，并与内燃机结合组成了流化床气化发电系统，使用木屑的流化床发电系统投入商业运行并取得了较好的效果。广州能源研究所“非对称结构流化床发明专利”于2008年1月获得国家知识产权局“中国专利优秀奖”，2008年12获得国家科技进步二等奖，代表了中国生物质气化技术的最高水平，在世界范围内也处于领先水平。
生物质气化燃烧是人类自生物质直接燃烧之后开发成功的高技术生物能源利用方式，其特点是能源利用效率高、环境友好，适用范围广、成本低，能够实现工业化和大规模运用，生物质气化代表了人类生物能源利用进入新的时代。
二、政策分析与比较
1、国家政策鼓励大力发展生物质气化技术生物能源高级利用方式
2009年12月国家环境保护部环发[2009]146号文将生物质气化技术作为生物能源工程列入了《国家鼓励发展的环境保护技术目录》（第90项技术，全国总共102项技术）。
国家环境保护部环发[2009]146号文件明确指出：《国家鼓励发展的环境保护技术目录》所列的技术是经工程实践证明了的成熟技术，国家鼓励企业优先采用目录所列的污染防治技术。
2、国家政策限制生物质直接燃烧低级利用方式，部分城市禁止生物质直接燃烧低级、高污染利用方式（1）国家环保部明确生物能源利用的环保政策：鼓励生物燃气（沼气或生物质气化），限制生物质直接燃烧利用
环境保护部办公厅函
环办函[2009]797号
广东省环境保护厅：
你厅《关于明确生物质成型燃料（BMF）是否属于高污染燃料的请示》（粤环报〔2009〕29号）收悉。经研究，函复如下：
一、采用农林废弃物（秸杆、稻壳、木屑、树枝等）为原料，通过专门设备在特定工艺条件下加工制成的棒状、块状或颗粒状等生物质成型燃料，可有效改善农林废弃物的燃烧性能，其硫、氮和灰份含量较低，在配套的专用燃烧设备上应用，可实现清洁、高效燃烧，产生的二氧化硫、氮氧化物和烟尘较少，不属于高污染燃料。
二、生物质成型燃料在城市中的推广应用要充分考虑当地环境空气质量控制要求和燃料供应的实际情况。在城市的燃气供应不能满足需求时，生物质成型燃料可作为一种替代燃料，并应以燃气的排放标准来要求；在大城市中心区的推广应用应当进行科学论证，并应提出更严格的大气污染物排放控制要求。
三、在推广应用工作中，应当加强对生物质成型燃料生产和使用的监督管理，制定生物质成型燃料及配套专用燃烧设备的地方标准和技术规范，规范其生产和使用；在应用过程中，注意监测是否有二恶英类物质产生；生产、销售生物质成型燃料和配套专用燃烧设备的单位应具备相应资质，产品须经质量、安全、环保、节能等相关管理部门的认证，符合相关技术规定和标准。
四、请你厅及时对生物质成型燃料的生产和使用情况进行总结，并报我部。
二○○九年八月七日
发布单位:污染防治司索引号: 000014672/2009-00562
（2）深圳市将生物质直接燃烧列入高污染燃料，禁止直接燃烧
深圳市人民政府关于划定禁止燃用高污染燃料区域的通告
深府〔2011〕44号
各区人民政府，市政府直属各单位：
为加快我市能源结构调整步伐，改善大气环境质量，保障人体健康，根据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》等相关法律、法规，结合我市实际，市政府决定，划定全市范围为禁止燃用高污染燃料区域（以下简称禁燃区）。现将有关事项通告如下：
一、自2011年7月1日起，在禁燃区内禁止燃用高污染燃料。有关单位和个人应当按照环境保护行政主管部门的要求，将现有的高污染燃料燃用设施（用于上网发电的除外）依法予以拆除或改造，改用天然气、液化石油气、电或其他清洁能源。10蒸吨/小时以上的锅炉，具备废气治理设施，排放达到广东省
《锅炉大气污染物排放标准》（DB44/765-2010），并已安装在线监测设备的，可以推迟至2013年7月1日淘汰。
二、各区人民政府（新区管委会）负责辖区内燃用高污染燃料锅炉的整改监督工作。单位或个人逾期未完成整改的，由各区人民政府（新区管委会）依法责令关闭或者停产治理。
三、以上所指高污染燃料包括以下燃料和物质（不包括车用燃料）：
（一）原（散）煤、煤矸石、粉煤、煤泥、燃料油（重油和渣油）、各种可燃废物和直接燃用的生物质燃料（树木、秸杆、锯末、稻壳、蔗渣等）。
（二）硫含量大于0.3%（指可排放硫含量）的固硫蜂窝型煤，硫含量大于0.5%、灰份含量大于0.01%的轻柴油、煤油，硫含量大于30mg/m3、灰份含量大于20mg/m3的人工煤气。
四、本通告自发布之日起执行。
深圳市人民政府
二○一一年三月二十日3、国家科技政策、财政政策大力鼓励生物质气化技术的产业化推广
2010年8月经广东省科技厅、财政厅粤科规划字[2010]126号文批准，深圳碳中和生物燃气股份有限公司《工业锅炉生物燃气替代石化能源技术集成区域性(深圳)示范项目》列入了广东省重大科技专项（节能减排与可再生能源重大科技专项），获得广东省及深圳市财政专项资金支持。
与其相反，2009年广州迪森公司以生物质成型燃料（生物质颗粒燃料）直接燃烧技术申请广东省科技计划专项，没有获得广东省科技厅、财政厅的任何支持，更没有列入任何科技计划，国家和地方政府的科技政策和财政政策没有支持生物质直接燃烧方式的推广和产业化。
4、生物燃气列入《产业结构调整指导目录（2011年本）》鼓励类
国家发展和改革委员会第9号令
为加快转变经济发展方式，推动产业结构调整和优化升级，完善和发展现代产业体系，根据《国务院关于发布实施<促进产业结构调整暂行规定>的决定》（国发〔2005〕40号），我委会同国务院有关部门对《产业结构调整指导目录（2005年本）》进行了修订，形成了《产业结构调整指导目录（2011年本）》，现予公布，自2011年6月1日起施行。《产业结构调整指导目录（2005年本）》同时废止。法律、行政法规和国务院文件对产业结构调整另有规定的，从其规定。
二〇一一年三月二十七日
《产业结构调整指导目录（2005年本）》
第一类鼓励类
一、农林业
1、中低产田综合治理与稳产高产基本农田建设
2、农产品基地建设
3、蔬菜、瓜果、花卉设施栽培（含无土栽培）先进技术开发与应用
4、优质、高产、高效标准化栽培技术开发与应用
5、畜禽标准化规模养殖技术开发与应用
6、重大病虫害及动物疫病防治
7、农作物、家畜、家禽及水生动植物、野生动植物遗传工程及基因库建设
8、动植物（含野生）优良品种选育、繁育、保种和开发；生物育种；种子生产、加工、贮藏及鉴定
9、种（苗）脱毒技术开发与应用
10、旱作节水农业、保护性耕作、生态农业建设、耕地质量建设及新开耕地快速培肥技术开发与应用
11、生态种（养）技术开发与应用
12、农用薄膜无污染降解技术及农田土壤重金属降解技术开发与应用
13、绿色无公害饲料及添加剂开发
14、内陆流域性大湖资源增殖保护工程
15、远洋渔业、渔政渔港工程
16、牛羊胚胎（体内）及精液工厂化生产
17、农业生物技术开发与应用
18、耕地保养管理与土、肥、水速测技术开发与应用
19、农、林作物和渔业种质资源保护地、保护区建设；动植物种质资源收集、保存、鉴定、开发与应用
20、农作物秸秆还田与综合利用（青贮饲料，秸秆氨化养牛、还田，秸秆沼气及热解、气化，培育食用菌，固化成型燃料，秸秆人造板，秸秆纤维素燃料乙醇、非粮饲料资源开发利用等）
21、农村可再生资源综合利用开发工程（沼气工程、“三沼”综合利用、沼气灌装提纯等）
三、生物质直接燃烧与生物质气化行业发展前景比较分析
1、生物质直接燃烧行业发展前景堪忧
生物质直接燃烧目前主要在两个领域得到少量运用：生物质直接燃烧发电和蒸汽、热水锅炉生物质直接燃烧生产热力，其中，生物质直接燃烧发电的能源利用方式为生物质原料经简单加工后（生物质散料）直接燃烧发电，而蒸汽、热水锅炉主要使用生物质成型燃料。
生物质直接燃烧发电技术极为落后，能源利用效率太低（28%以下），电厂规模太小（3万千瓦左右），设计极不合理（厂用电比例高达12%的水平），即使在国家0.25元/度电价补贴的情况下（上网电价0.7元/度），仍然全行业亏损，生物质直接燃烧发电产业前景堪忧。
蒸汽、热水锅炉使用的生物质成型燃料由于生产加工成本太高（800—1200元/吨），其燃料热值只有煤炭的50%、燃油、燃气的25%左右，因此，蒸汽、热水锅炉使用生物质成型燃料的成本远高于燃煤锅炉，
与燃油、燃气锅炉的成本相当，但其环保效果远低于燃油、燃气锅炉。生物质成型燃料直接燃烧生产蒸汽、热水（或加热有机热载体）等热力，不具有替代石化能源的任何政策、成本和环保优势。
国内生产生物质成型燃料的生产厂家，由于生产成本和市场销路及直接燃烧的环保问题，普遍面临着如何生存下去的问题。
国内的生物质成型燃料和生物质直接燃烧行业，目前由于没有实质性的技术进步，其运用范围极为狭窄，进入门槛太低，生存竞争激烈，企业面临着如何生存下去的问题。生物质成型燃料和生物质直接燃烧行业的龙头企业广州迪森公司（2007年新加坡上市），已在深圳华美钢铁尝试运用广州能源所的生物质气化技术（单个项目，普通技术许可，该技术广州能源所已投资入股深圳碳中和公司，为深圳碳中和公司所有）生产生物燃气，用于工业加热炉轧钢。生物质成型燃料和生物质直接燃烧行业的龙头企业，尚且在寻找新的出路，其他一般企业的生存状况可想而知。
2、生物质气化技术先进、成熟，产业化技术创新方兴未艾
（1）生物质气化技术最早运用于生物燃气发电，由于生物燃气电厂发电机组规模太小，中国发电成本由燃煤电厂的成本决定（煤电占70%左右），生物燃气发电的单项成本与燃煤发电成本比较，没有优势，因此，生物燃气单项发电没有实现大规模的产业化。
（2）生物质气化合成生物基二甲醚（DME）液体燃料
2010年3月9日，中国科学院高技术局组织专家在广东省博罗县对中科院广州能源研究所吴创之研究员主持的知识创新工程重要方向项目“生物质气化合成与发电关键技术研究与集成示范”进行了中期检查。
该项目于2008年9月立项，目标是建成一个千吨级生物质气化合成二甲醚（DME）燃料联产电力的中试示范系统，形成第二代生物质液体燃料生产的技术体系和生物质高效发电的产业化模式。
项目在关键技术研究、系统集成、安装调试和连续运行等阶段，发挥了各种人才的优势，目前已完成高效、低焦油生物质流化床气化工艺、高温陶瓷过滤重整净化工艺和催化剂、二甲醚合成工艺和催化剂等关键技术的实验室和中试研究，并在广州能源所博罗中试基地建成了千吨级生物质气化合成二甲醚中试系统，成功进行了联机调试和连续运行。
该项生物燃气产业化技术创新，形成了具有自主知识产权的核心技术，并已在内蒙古一力集团建设3000吨/年产业化示范项目，对提升我国生物质液体燃料制备领域的技术水平具有重要意义，为开发万吨级规模的生物质气化合成生物基二甲醚（DME）液体生物燃料工艺奠定了基础。
（3）深圳碳中和工业生物燃气替代石化能源项目进展情况
深圳碳中和是国内工业生物燃气替代石化能源行业的领导者，广州能源所以生物质气化核心专利技术投资入股碳中和公司，实施产业化。
目前已经建成在运行的工业生物燃气项目包括：广东立国制药厂、常州运达印染厂、常州儒晟印染厂、无锡印染厂工业蒸汽锅炉生物燃气替代石化能源项目，深圳华美钢铁生物燃气轧钢项目等。
目前正在建设的项目包括：广东潮州生物燃气不锈钢淬火炉项目，广东肇庆生物燃气冶炼、加工有色金属（铜）项目、常州运达印染厂工业蒸汽锅炉生物燃气替代石化能源二期工程项目等。
目前正在进行工业生物燃气准备的储备项目包括：丽珠制药工业蒸汽锅炉生物燃气替代石化能源项目、华润华工15台1500万大卡导热油锅炉工业生物燃气替代石化能源特大项目、深圳华晶玻璃工业生物燃气替代石化能源特大项目等。
由于碳中和公司在生物燃气行业的翘楚地位和日盛的影响力，华润华工、华晶玻璃等特大工业生物燃气项目，均是最近客户主动找上门的项目。
四、成本与经济效益比较分析
说明：（1）直接燃烧：燃料包括散料和成型燃料，其中散料直接燃烧因高污染被城市所禁止或限制，只能使用成型燃料，成本高
（2）气化燃烧：使用生物质散料，不使用成型燃料，成本低
2、经济效益比较分析
（1）使用生物质散料经济效益比较分析
直接燃烧和气化燃烧的生物质散料燃料成本相差无几，但是，直接燃烧生物质散料，因为高污染，被环保部门所禁止或限制，属于非法或受限制燃料，而气化燃烧生物质散料，为环保部门所允许或鼓励，其工业蒸汽单位热力生产成本为石化燃油、燃气成本的50%左右。
（2）使用生物质成型燃料经济效益比较分析
在我国城市，直接燃烧生物燃料的合法燃料只有生物质成型燃料，其工业蒸汽单位热力生产成本与石化燃油、燃气成本相差无几。
生物质气化技术概述 1. 背景 生物质气化以木头等为原料，在氧气不充足情况下，加热使木头等生物质裂解产生合成天然气，再用合成天然气加热却暖或发电。生物质气化与传统的烧木头等方式加热不同，传统烧木头、秸秆等是在氧气充足情况下燃烧，而生物质气化是在氧气不充分情况下加热。 气化的基本定义为：不完全氧化的热化学反应过程，把含碳物质转化成一氧化碳、氢气、二氧化碳及碳氢化合物如甲烷等。反应温度一般大于700?C，一般在700－1000?C 间。 生物质气化主要过程如下： 生物质预处理后→进入气化炉→加氧气或水蒸气→燃烧气化→产生的气体出来除 焦油→气体冷却→气体净化（除硫化氢、除二氧化碳）→甲烷化→合成天然气（合成气）。 合成气在此作为加热及其他燃料驱动蒸汽机及发电机发电。合成气进一步加工，比如经过费－托反应可以生成液体生物柴油。此过程在二战时，被德国比较大规模地采用，弥补石化柴油不足。 如今，生物质气化的研究与应用主要以奥地利、芬兰、英国和德国为主要国家。 2. 生物质气化主要工艺 2.1生物质气化过程发生了如下反应：
1）水－气反应：C＋H2O＝H2+CO 2）还原反应：CO2+C=2CO 3）甲烷化：C+2H2=CH4 4）水－气转换反应：CO+H2O=CO2+H2 CO热值：12.64MJ/Nm3 H2热值：12.74~18.79MJ/Nm3 CH4热值：35.88~39.82MJ/Nm3 空气、氧气和水蒸气可作为气化媒介。但不同媒介对过程与结果有不同的影响。空气便宜，但产出气的热值低；氧气贵，产出气热值高；用水蒸气做媒介产生热值与氧气相当，但也耗费比较高的热能。 2.2 生物质气化炉类型 生物质气化炉主要分三种类型，但还6~有其他个性化炉子： 1. 固定／移动床气化炉 －向上排气炉（气体与原料对流） －向下排气炉（气体与原料同方向流动） －错流移动床 2. 流化床气化炉 －循环流化床 －气泡流化床 －气流床（携带床，Entrained flow bed)
４８套降至０套；控制点由３２８个降至６个。占地最省：降低３０％。布置最灵活：进出风口均可３６０。转动。 典型规模南京华新瑞实业有限公司转炉厂２×１８ｔ．转 炉除尘系统。 主要技术指标 烟气捕集率／＞９５％；烟气排放浓度 ，＜５０ｍｇ／ｍ３（国家标准１５０ｍｇ／ｍ３）ｌ除尘效率９８％；岗位粉尘一＜１０ｍｇ／ｍ３（扣除本底值）。 主要设备及运行管理 一、主要设备离线回转脉冲除尘器。 二、运行管理 实行专业化管理，设备运行稳定、可靠，管理简单方便。 投资效益 一、投资情况（以南京华新瑞实业有限公司转炉厂 ２×１ ８ｔ转炉除尘系统为例）总投资２９９万元，其中设备投资２０５万元，主体设备寿命１０ａｌ运行费用１７０万元／ａ。 二、经济效益可回收废灰８００ｔ／ａ，每年产生５万元效益。
三、环境效益烟尘总量从应用前的１７３．９ｋｇ／ｈ锐减至３．３ｋｇ／ｈ，削减率达９８％以上，改善了作业环境，提高了区域大气环境质量，无二次污染。 该技术被中国环境保护产业协会评为２００６年国家重点环境保护实用技术（Ａ类）。 生物质“颗粒＂燃料及气化燃烧锅炉 率鬻分类鸯：ＴＫ２２９．９２ 文献檬恚码：Ｅ ＂ＰａｒｔｉＣＵｌａ—ＦｕｅＩｏｆ Ｂｉｏｍａｓｉ ｓ ＥｎｅｒｇｙａｎｄＢｕｒｎｉｎｇＢＩ ｏｉｉ｜｜ｌｅｒ ＯｆＧａｓｉｆｌ。ｃａｔｉｏｎ 由大连鑫宝生物质能有限公司开发的生物质能“颗 粒”燃料及气化燃烧锅炉，适用于生物质“颗粒”燃料及颗粒加工的机械设备和自动生产线。 主要技术内容 一、基本原理采用高密度的压缩成型的生物质作为锅炉的燃料，燃用过程相对稳定，可以改善需氧量大幅度的波动；燃用生物质“颗粒”的锅炉在保证充分
生物质气化制氢 Hydrogen Production from Biomass Gasification 院系: 环境科学与工程学院 专业: 环境工程 姓名: 陈健 学号: M201373228 导师: 胡智泉副教授
2013 年 12 月
摘要 在人类面临严重的能源危机与环境污染的背景下，世界各国都在致力于对洁净能源氢的开发和研究，并取得了一定的研究成果。生物质气化制氢是一项富有前景的制氢技术，已引起了世界各国研究者的普遍关注。 本文重点讨论生物质催化气化制氢的基本原理和基本过程，阐述了氢气的净化分离方法，指出目前我国生物质气化制氢存在的问题和将来的研究方向。 关键词：生物质；气化；制氢。
Abstract In the context of humans face with a series of serious energy crisis and environmental pollution，the world are committed to developing and researching clean energy, and it has made some achievements. The prospective future of hydrogen from biomass gasification makes it a major concern all over the world. This article focuses on the basic principles and fundamental processes of hydrogen from biomass gasification, describes the purification and separation method of hydrogen, pointed out that at present China's biomass gasification problems and future research directions. Key words: Biomass; gasification; Hydrogen production.
生物质直接燃烧技术 、引言 目前，生物质直接燃烧技术是最简便、最具潜力的生物质资源有效利用方式之一。但由于生物质燃料与化石燃料相比，在物理、化学性质等方面存在着较大的差异，因此对燃烧设备的设计要求和燃烧方式的选择也不同于化石燃料。 、生物质燃烧的特性 了解生物质燃料的组成成分，有助于对其燃烧特性的研究，从而进一步科学、合理地开发利用生物质能。 由上表可以看出，生物质燃料组成成分的特点是：（1）生物质含水分多，含硫量低；（2）生物质含碳量少，固定碳含量更少，热值普遍偏低； 3）生物质含氧量高，挥发份明显较多；（4）生物质灰份少、密度小， 尤其是农作物秸秆。因此，生物质燃料的燃烧过程是强烈的化学反应过程，又是燃料和空气间的传热、传质的过程，主要分为挥发份的析出、燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立的阶段。 三、生物质燃料直接燃烧技术 直接燃烧是目前最简便的生物质能源转化技术，即将生物质直接作为燃料燃烧，燃烧过程所产生的能量主要用于发电或集中供热。作为燃料的生物质包括各种农林业废弃物、城市生活垃圾等。 目前，生物质直接燃烧技术主要有以下几种： 3.1 生物质直接燃烧流化床技术 采用流化床技术开发生物质能是考虑到流化燃烧效率高，有害气体排放少，热容量大等一系列优点，适合燃用水分大、热值低的生物质燃料。 生物质直接燃烧流化床技术是采用细砂等颗粒作为媒体床料，以保证形成稳定的密相区料层，为生物质燃料提供充分的预热和干燥热源；采用风力给料装置，使生物质燃料均匀散布在床层表面，有助于燃料的及时着火和稳定燃烧；采用稀相区强旋转切向二次风形成强烈旋转上升气流，可以使高温烟气、空气和生物质物料颗粒混合强烈，并延长物料颗粒在炉内的停留时间；采用稀相区后设置卧式旋风燃烬室，使可
一生物质气化合成气与煤混合燃烧发电技术 间接混合燃烧是先把生物质气化为清洁的可燃气体，然后与煤粉混燃。 在欧洲，生物质与煤间接混合燃烧技术目前已进入商业化运行，技术上被认为是相当成熟。例如，位于奥地利Styria的Zeltweg电厂，采用循环流化床技术，以空气为气化剂气化木柴，产生可燃气体输入锅炉的燃烧室和烟煤一起燃烧，超过5000t 的生物质被气化和燃烧，目前系统运行效果良好。此外，芬兰的Lahti 电站与荷兰的Amer电站的9号机组，均是生物质与煤间接混燃技术成功运用的案例。 目前国内已建的生物质电厂主要以生物质直接燃烧发电和并联燃烧发电为主。气化混燃电厂大多还处在示范工程研究阶段。在气化混燃电厂中，从气化炉中产出的生物质气是由N2、CO、CO2、CH4、C2H2-6、H2 和H2O 组成的混合气体，其中N2 占到50%。生物质气的热值决定于给料的水分含量。 与其它混燃技术相比，生物质间接混燃具有生物质燃料适用范围广的优点，同时基于气化的混燃能够避免直燃过程中燃料处理、燃料输送等带来的问题、还可缓解锅炉结渣等问题。另外，采用这种方法，使得煤灰和生物质灰分开了，煤灰成分不受影响。 生物质与煤间接混燃技术可以应用于现有不同容量的电站燃煤锅炉，并且对现有锅炉的改动很小，运行灵活性较高。目前，我国的生物质储量巨大，国内许多小型火电厂效率低、污染严重，可以通过增加生物质气化系统实现生物质气与煤混合燃烧，既可以大规模地处理富余的生物质资源，又可以与我国现有的小型燃煤电站的改造结合起来，非常符合我国的国情。 二国内外生物质整体气化联合循环发电 2.1国外生物质整体气化联合循环发电示范项目介绍 2.1.1 美国Battelle 美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位。美国建立的Battelle生物质气化发电示范工程代表生物质能利用的世界先进水平，生产一种中热值气体，不需要制氧装置，此工艺使用两个实际上分开的反应器：①气化反应器，在其中生物质转化成中热值气体和残炭； ②燃烧反应器，燃烧残炭并为气化反应供热。两个反应器之间的热交换载体由气化炉和燃烧室之间的循环沙粒完成。表1 给出了Battelle示范电厂气化炉的产气组分和热值，图1的工艺流程图则表明了两个反应器以及它们在整个气化工艺中的配合情况。 这种Battelle/FERCO工艺与传统的气化工艺不同，它充分利用了生物质原料固有的高反应特性。生物质的气化强度超过146000kg/ h·m2，而其他气化系统的气化强度通常小于1000 kg/h·m2。Battelle 气化工艺的商业规模示范建在弗蒙特州的柏林顿McNeil电站，该项目的一期工程，用Battelle技术建造日产200吨燃料气的气化炉，在初始阶段生产的燃料气用于现有的McNeil电站锅炉。二期工程，将安装一台燃气轮机来接受从气化炉来的高温燃气，组成联合循环。该气化设备于1998年完成安装并投入运行。 表 1 Battelle示范电厂气化炉产气组分和热值 气体组分（%） 热值(MJ/m3) CO H2 CH4 CO2 C2H4 C2H6
单选题 1.以下哪个被认为是当前生物质气化的技术瓶颈？（5.0分） A.水分问题 B.灰分问题 C.焦油问题 D.温度问题 我的答案：C√答对 2.固定床气化过程中，下列哪个阶段的温度最高？（5.0分） A.干燥层 B.热解层 C.氧化层 D.还原层 我的答案：C√答对 3.下列选项属于下吸式固定床气化炉优点的是（）。（5.0分） A.气化效率高 B.燃气热值高 C.焦油量较低 D.热利用率高 我的答案：C√答对 4.固定床气化过程中，下列哪个是生物质反应的第一阶段？（ 5.0分）
A.干燥层 B.热解层 C.氧化层 D.还原层 我的答案：A√答对 5.固定床气化炉中提供主要热源的是（）。（5.0分） A.干燥层 B.热解层 C.氧化层 D.还原层 我的答案：C√答对 6.生物质的元素组成中，与煤炭相比，下列哪个元素的含量比较高？（5.0分） A.C B.H C.O D.S 我的答案：C√答对 7.生物质气化生产的可燃气体主要用于发电。目前小型系统常采用（）气化炉和（）发电。（5.0分） A.固定床；燃气轮机
B.流化床；燃气轮机 C.流化床；内燃机 D.固定床；内燃机 我的答案：D√答对 8.秸秆的化学组成中，下列哪个组成含量最高？（5.0分） A.纤维素 B.半纤维素 C.木质素 D.提取物 我的答案：A√答对 9.下列哪个不属于生物质的热转化技术？（5.0分） A.燃烧技术 B.气化技术 C.热解技术 D.沼气技术 我的答案：D√答对 10.在气化技术路线中，通常规模最小的是？（5.0分） A.下吸式固定床 B.上吸式固定床 C.流化床
生物质锅炉燃烧调整的方法 01 一、锅炉燃烧调整的方法 1.生物质在振动炉排上的燃烧过程 生物质的燃烧通常可以分为三个阶段，即预热起燃阶段、挥发分燃烧阶段、炭燃烧阶段。生物质在振动炉排上的燃烧过程分为预热干燥区、燃烧区和燃尽区，这可以与振动炉排的高、中和低端相对应。根据各区的燃烧特点，各区需要的风量有差别，预热干燥区和燃尽区的风量少一些，燃烧区的风量要大一些。燃料颗粒在振动炉排锅炉中燃烧可以分为两种类型：颗粒大的在炉排上燃烧，在气力播撒的过程中，颗粒特别小的在炉排上部空间发生 悬浮燃烧。 2.生物质在炉排上完全燃烧的条件 炉内良好燃烧的标志就是在炉内不结渣的前提下，尽可能接近完全燃烧，同时保证较快的 燃烧速度，得到最高的燃烧效率。 （1）供应充足而有合适的空气量 如果过量空气系数过小，即空气量供应不足，会增大固体不完全燃烧热损失q4和可燃气体不完全燃烧热损失q3，使燃烧效率降低；如果过量空气系数过大，则会降低炉膛温度，增加不完全燃烧热损失。最佳的过量空气系数使q2+q3+q4之和为最小值。 （2）适当提高炉温 根据阿累尼乌斯定律，燃烧反应速度与温度成指数关系。在保证炉膛不结渣的前提下，尽 量提高炉膛温度。 （3）炉膛内良好的扰动和混合 在着火和燃烧阶段，要保证空气和燃料的充分混合，在燃尽阶段，要加强扰动混合。 （4）燃料在炉排上和炉膛中有足够的停留时间 （5）保持合理的火焰前沿位置。火焰前沿应该位于高端炉排与中部炉排的之间区域，火焰 在炉排上的充满度好。 3.振动炉排锅炉的燃烧调整方法 （1）调整振动炉排的振动频率和振动周期（振动时间和停止时间） 振动炉排的振动频率一般不随负荷的变化而进行调整，最佳的振动频率是通过观察低端炉排的挡灰板处的灰渣堆积厚度来决定的。当燃料的粒度、水分和负荷发生变化时，只是对振动时间和停止时间进行调整，振动频率一般不进行调整。 振动炉排的频率应该由下面两个因素来决定：其一是低端炉排的挡灰板处的灰渣堆积厚度，应该维持在5～10cm；其二是在一定振动频率下，不能使炉膛负压发生剧烈变化；其三是检测1号捞渣机出口的灰渣含碳量，正常的含碳量应该为5～10％。（在enkoping电厂，正常情况下，飞灰的含碳量为1～2％；灰渣的含碳量为5～10%。）。根据调整试验得出：振 动炉排的频率应该为40～45赫兹。 炉排的振动时间决定燃料颗粒在炉排上的行走速度（或每一振动周期内燃料在炉排上的行
生物质气化技术 一、常见生物质气化炉类型 1、生物质气化按照使用的气化炉类型不同分为固定床气化和 流化床气化两种。固定床气化炉是将切碎的生物质原料由 炉子顶部加料口投入固定床气化炉中，物料在炉内基本上 是按层次地进行气化反应。反应产生的气体在炉内的流动 要靠风机来实现，安装在燃气出口一侧的风机是引风机， 它靠抽力（在炉内形成负压）实现炉内气体的流动；靠压 力将空气送入炉中的风机是鼓风机。固定床气化炉的炉内 反应速度较慢。按气体在炉内流动方向，可将固定床气化 炉分为下流式（下吸式）、上流式（上吸式）、横流式（横 吸式）和开心式四种类型。 a、 下流式固定床气化炉示意
气固呈顺向流动。运行时物料由上部储料仓向下移动，边移动边进行干燥与热分解的过程。在经过缩嘴时，与喷进的空气发生燃烧反应，剩余的炭落入缩嘴下方，与气流中的CO2, 和水蒸气发生反应产生CO 和H2。可以看出，下吸式气化炉中的缩嘴延长了气相停留时间，使焦油经高温区裂解，因而气体中的焦油含量比较少；同时，物料中的水分参加反应，使产品气中的H2含量增加。 b、 上流式固定床气化炉示意 气固呈逆向流动。在运行过程中湿物料从顶部加入后被上升的热气流干燥而将水蒸气带走，干燥后的原料继续下降并经热气流加热而迅速发生热分解反应。物料中的挥发分被释放，剩余的炭继续下降时与上升的CO2及水蒸气发生反应产生CO和H2。在底部，余下的炭在空气中燃烧，放出热量，为整个气化过程供热。由图2 , 可见，上吸式气化炉具有结构简单，操作可行性强的优点，但湿物料从顶部下降时，物料中的部分水分被上升的热气流带走，使产品气中H2的含量减少 横流式固定床气化炉示意
生物质直接燃烧技术 一、引言 目前，生物质直接燃烧技术是最简便、最具潜力的生物质资源有效利用方式之一。但由于生物质燃料与化石燃料相比，在物理、化学性质等方面存在着较大的差异，因此对燃烧设备的设计要求和燃烧方式的选择也不同于化石燃料。 二、生物质燃烧的特性 了解生物质燃料的组成成分，有助于对其燃烧特性的研究，从而进一步科学、合理地开发利用生物质能。 由上表可以看出，生物质燃料组成成分的特点是：（1）生物质含水分多，含硫量低；（2）生物质含碳量少，固定碳含量更少，热值普遍偏低；（3）生物质含氧量高，挥发份明显较多；（4）生物质灰份少、密度小，尤其是农作物秸秆。因此，生物质燃料的燃烧过程是强烈的化学反应过程，又是燃料和空气间的传热、传质的过程，主要分为挥发份的析出、燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立的阶段。 三、生物质燃料直接燃烧技术 直接燃烧是目前最简便的生物质能源转化技术，即将生物质直接作为燃料燃烧，燃烧过程所产生的能量主要用于发电或集中供热。作为燃料的生物质包括各种农林业废弃物、城市生活垃圾等。 目前，生物质直接燃烧技术主要有以下几种：
3.1生物质直接燃烧流化床技术 采用流化床技术开发生物质能是考虑到流化燃烧效率高，有害气体排放少，热容量大等一系列优点，适合燃用水分大、热值低的生物质燃料。 生物质直接燃烧流化床技术是采用细砂等颗粒作为媒体床料，以保证形成稳定的密相区料层，为生物质燃料提供充分的预热和干燥热源；采用风力给料装置，使生物质燃料均匀散布在床层表面，有助于燃料的及时着火和稳定燃烧；采用稀相区强旋转切向二次风形成强烈旋转上升气流，可以使高温烟气、空气和生物质物料颗粒混合强烈，并延长物料颗粒在炉内的停留时间；采用稀相区后设置卧式旋风燃烬室，使可燃气体和固体颗粒进一步燃尽，同时可以将烟气中所携带的飞灰、床料分离下来，减轻尾部受热面和除尘设备的磨损。现在我国部分锅炉厂家与高等院校合作，已开发出甘蔗渣、稻壳、果穗、木屑等生物废料的流化床锅炉，并取得成功运行。 3.2生物质直接燃烧层燃技术 生物质直接燃烧层燃技术使用的燃料主要可分为农林业废弃物及城市生活垃圾，由于这两种生物质燃料的燃烧特点不同，因此，所设计的层燃锅炉结构也有所不同。 3.2.1农林业废弃物焚烧技术 一般农林业废弃物的挥发物含量高，析出速度快，着火迅速，而固定碳的燃烧则比较慢，因此对于此类锅炉的设计主要采用采用风力吹送的炉内悬浮燃烧加层燃的燃烧方式。农林业废弃物进入喷料装置，依靠高速喷料风喷射到炉膛内，调节喷料风量的大小和导向板的角度以改变草渣落入
生物质蒸汽锅炉燃烧方式及锅炉运行问题总结小容量生物质锅炉多采用层燃燃烧方式，即所谓的火床燃烧方式，一般用于工业生产或生活采暖等。有水管式也有火管式。由于压力较低，蒸发需要的热量（汽化热）占70%～92%。因此水冷壁与锅炉管束基本上都是蒸发受热面，有时只在尾部装有铸铁式省煤器以加热给水，同时降低排烟温度，提高锅炉效率。个别情况下也布置过热器以满足生产工艺的要求。 国内生产的容量为10～20t/h的燃煤工业生物质锅炉，大多数为双横锅筒水管生物质锅炉。气温有194℃（饱和温度）及300℃两种，汽压为，1.275MPa，给水温度为60～105℃，热空气温度为150～160℃，锅炉效率为75%（无烟煤）及78%（烟煤）左右。水冷壁及对流锅炉管束均为602×3㎜无缝钢管。如有过热器，则不知在第一管束之后。有铸铁（或钢管）省煤器和管式空气预热器。燃烧设备可采用鳞片式链条炉排。锅炉管束、过热器及省煤器都装有蒸汽吹灰装置。 蔗渣生物质蒸汽锅炉额定蒸发量为85t/h,过热出口压力为3.8MPa（表压），过热蒸汽出口温度为450℃，锅筒压力为4.2MPa（表压），给水温度为105℃。锅炉为室外布置，自然循环单锅筒锅炉，采用II型布置，炉膛部分悬吊，尾部烟道支承。炉膛前墙下布置喷渣口，辅以固定炉排组织燃烧，利用蒸汽除渣。过热器分两级布置，高温过热器和低温过热器之间布置面式减温器，省煤器分上下级，空气预热器为单级布置。 炉膛燃烧区域，下部前起墙沿宽度方向布置有4只蔗渣喷燃器，蔗渣燃烧室呈长方形断面，布置有前拱和后拱，前拱以下的炉内区域敷设卫燃带。 燃烧区域加前拱、后拱和敷卫燃带有较高的热负荷有利于蔗渣的着火和燃烧。蔗渣喷口距炉排高度约3m，甘蔗渣有气力喷播方向送入炉膛中，利用高度差使蔗渣在生物质蒸汽锅炉内飞行的路程中受到热烟气极为有效的加热，蔗渣中的水分基本被烤干，部分落在炉排燃烧层上很快滴燃烧。大部分的蔗渣在烟气及空气的托浮下，在炉内悬浮燃烧。炉膛从炉排到顶棚的距离约24m，有足够的高度保证蔗渣充分燃尽。 炉膛水冷壁为膜式壁结构，水冷系统所用的材质均为20号钢。过热器布置在水平烟道中，由棚顶过热器，一级过热器和二级过热器组成。顶棚管和二级过热器蛇形管材质均为20号钢，二级过热器内蒸汽与烟气成逆向混合流动，二级过热器出口引入面式减温器，蒸汽经减温后引入一级过热器，蒸汽与烟气成逆顺混合流动。前半段高温部分为错列顺流，后半段温度较低的部分为顺列逆流，所用管子材质20号钢。过热蒸汽的调温方式采用面式减温器，减温器位于二级过热器与一级过热器之间，减温水为锅炉给水。 省煤器布置在生物质蒸汽锅炉尾部竖井中，分为两级，每级各有2组蛇形管束，共有4组蛇形管束，给水从省煤器下集箱引入，经下级省煤器管束后引到中间集箱，再从中间集箱引入上级省煤器蛇形管，然后到省煤器出口集箱。 空气预热器为单级布置，共有4组集箱，4个流程，每组管箱由4只管道组成。烟气在管内纵向冲刷，空气在管外横向冲刷，在每个管箱的入口处还装有防磨套管。 锅炉运行问题总结： 什么是锅炉？什么是锅炉机组？ 锅炉是利用燃料燃烧所释放的热能或其它热能，加热给水或其它工质，以获得规定参数（温度、压力）和品质的蒸汽、热水或其它工质的设备。 锅炉机组包括：锅炉本体，锅炉范围内管道，输送烟、风和燃料的管道及附属设备，测量仪表和其它锅炉附属机械等。 什么是锅炉容量？
文章编号:0253?2409(2013)07?0798?07 收稿日期:2013?06?09;修回日期:2013?06?24三 基金项目:国家科技支撑计划(2012BAA 09B 03);国家自然科学基金(51176194)三 联系作者:阴秀丽,E?mail :xlyin @https://www.doczj.com/doc/ab1877947.html, 三 生物质气化技术发展分析 吴创之,刘华财,阴秀丽 (中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点试验室,广东广州 510640) 摘 要:生物质气化技术在世界范围内得到了广泛应用三研究综述了生物质气化技术的发展现状和应用情况,阐明了生物质气化技术目前存在的主要问题;对中国生物质气化生活供气和工业供气典型项目的经济性进行了分析,在此基础上对中国生物质气化技术应用前景进行了展望;结合中国生物质气化产业发展面临的新形势,为生物质气化产业的发展提出建议三关键词:生物质;气化技术;气化应用;现状;前景中图分类号:TK 6 文献标识码:A Status and prospects for biomass gasification WU Chuang?zhi ,LIU Hua?cai ,YIN Xiu?li (Key Laboratory of Renewable Energy ,Guangzhou Institute of Energy Conversion , Chinese Academy of Sciences ,Guangzhou 510640,China ) Abstract :Biomass gasification for energy utilization has been wildly used.The development and applications of biomass gasification technologies were reviewed in this paper.Special attention was paid to major problems encountered in practical use.A comparison of economical performances of gas supply for livelihood and industry was made.The prospects of biomass gasification in China were put forward.Taking into account the new situation ,several suggestions were given for the development of biomass gasification industry.Key words :biomass ;gasification ;applications ;status ;prospects 1 国外生物质气化技术发展现状 1.1 技术现状 经过几十年的发展,欧美等国的生物质气化技术取得了很大的成就三生物质气化设备规模较大,自动化程度高,工艺较复杂,主要以供热二发电和合成液体燃料为主,目前,开发了多系列已达到示范工厂和商业应用规模的气化炉三生物质气化技术处于领先世界水平的国家有瑞典二丹麦二奥地利二德国二美国和加拿大等三欧洲和美国在生物质气化发电和集中供气已部分实现了商业化应用,形成了规模化产业经营三20世纪80年代末90年代初,主要利用上吸式和下吸式固定床气化炉来发电或供热,规模大都较小三由于下吸式产气焦油含量较低,近来已逐渐占据主导地位,尤其以发电为目的时,主要在中国和印度使用三近年的大中型气化发电系统多采用常压循环流化床,容易扩大,原料适应性好,对原料尺寸和灰分要求不高三空气气化常用于发电和供热,富氧气化常用于气化合成,加压气化则用于IGCC (整体气化联合循环发电系统)二气化合成燃料或化工品三在过去的二三十年里,欧洲和北美的研究和 技术都有了显著的进展,建立了一批示范或商业工程,部分典型工艺和应用见表1三1.2 应用情况 生物质气化目前主要应用于供热二窑炉二发电和合成燃料,具体见图1三各种应用的规模都在增长,CHP (热电联产)的增长尤其快,已成为目前最主要的利用方式三除了上述技术,生物质气化还有其他新型利用,比如燃料电池等三 从20世纪80年代起,生物质气化被美国二瑞典和芬兰等国应用于水泥窑和造纸业的石灰窑,既能保证原料供给又能满足行业需求,这种应用方式简单可靠,具有较强的竞争力,但应用却不多三 20世纪90年代起,生物质气化开始被应用于 热电联产,多用柴油或燃气内燃机,对燃料品质和系统操作的要求较高,成本也较高,其应用推广受到限制,常常需要政府的支持和补贴三受煤的IGCC 应用结果的推动,生物质IGCC 成为90年代的关注热点,IGCC 系统有望在中等成本和中等规模下提供高发电效率,研究者对其进行了大量的研究并建设了几个示范工程,主要集中在欧洲,但由于系统运行 第41卷第7期2013年7月 燃 料 化 学 学 报 Journal of Fuel Chemistry and Technology Vol.41No.7 Jul.2013
生物质直接燃烧技术的发展研究 摘要：随着能源危机和环境问题的日益严重，人们不断致力于开发研究低污染、可再生的新能源。在众多的可再生能源中，生物质能是一种储量丰富、清洁方便的绿色可再生能源，具有极大的开发潜力。为了大力开发利用生物质资源，分析比较了国内外生物质直接燃烧技术发展现状，提出应根据生物质燃料的燃烧特性，开发相应的燃烧技术和燃烧设备，以实现生物质资源的大规模集中高效利用。关键词：生物质；燃烧；锅炉 众所周知，人类的生存和发展离不开能源。随着世界能源需求量的迅猛增长，以煤、石油、天然气为代表的常规能源将最终被开采殆尽，同时大量使用这些化石燃料会导致一系列严重的环境污染问题。因此，大力提高能源的利用效率，以高新技术开发低污染、可再生的新能源，逐步取代石油、煤、天然气等不可再生能源，是解决能源危机和环境问题的重要途径。在众多的可再生能源中，生物质能以其资源储量丰富、清洁方便和可再生的特点，具有极大的开发潜力。 生物质能是指绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量，其主要来源是：农林废弃物、工业废水和废渣、城市生活垃圾以及人畜粪便等。目前，生物质的开发利用技术主要包括生物质的固化、气化、液化，以及生物质直接燃烧。国外许多国家都相继制定了各自的生物质能源研究开发计划，如美国的能源农场、日本的阳光计划、巴西的酒精能源计划以及印度的绿色能源工程等。就我国的基本国情和生物质利用开发水平而言，生物质直接燃烧技术无疑是最简便可行的高效利用生物质资源的方式之一。 1生物质燃料的燃烧特性 研究生物质燃料的组成成分，掌握其燃烧特性，有利于进一步科学、合理地开发利用生物质能。从对生物质燃料特性的研究中可以发现，生物质燃料与化石燃料相比存在明显的差异，如表1所示。由于生物质燃料特性与化石燃料不同，从而导致了生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应速度以及燃烧产物的成分与化石燃料相比也都存在较大差别，表现出不同于化石燃料的燃烧特性。生物质
生物质燃烧技术的研究进展 摘要：生物质燃烧技术是生物质能转化利用途径研究较成熟的一种主要方式。从影响生物质燃烧特性的因素出发，综述了生物质燃料组分、理化特性和运行条件在生物质燃烧技术中的作用，介绍了生物质燃烧过程的动力学模拟研究现状，对生物质燃烧过程中存在的问题进行了总结和探讨，并对今后生物质燃烧技术的发展进行了展望。 生物质是指来源于生物有机体的材料，尤其是基于植物体的材料，包括大量的草本植物、淀粉、纤维素、木质素等。但目前生物质原料不仅仅局限于植物类的废弃物，还包括农林畜产品废弃物、食品加工产业废弃物、餐饮废弃物和城市有机生活垃圾等。生物质能是绿色植物通过光合作用将光能储存为生物有机体内的化学能，与煤相比，生物质能作为新兴能源，受到全世界越来越多的关注，主要因其具有如下特点：①生物质能是一种绿色能源，符合可再生、可持续利用能源的目标，成为当前最洁净的能源之一，对环境污染小，可以降低对传统化石能源的依赖性;②生物质能在成长过程中吸收环境中的CO2，在生命周期内可以实现CO2的零排放或零增长，降低使用化石燃料造成的温室气体排放量;③生物质中灰分比重低、含硫量少和挥发分含量高;④生物质种类繁多、来源广泛、总量丰富，且具有本土特性。 生物质能由于其在社会效益、环境效益和经济效益中的可持续发展而备受世界各方重视并得以大力推广。目前生物质能提供全球总量10%～15%的能源供应，是世界上排名第四的能源。在工业发达国家中，生物质能占到能源总量的9%～14%，而在发展中国家则更高，占到25%～30%，部分地区甚至高达50%～90%。但在这些国家中，大部分生物质能被当地低收入者用于炊事和供暖用能，商业化程度并不高，且热利用效率极低。 随着科技的进步，生物质能的转化利用形式也多种多样，改变了简单的直燃模式下利用效率低的缺点。当前生物质能转化的方式主要可以归结为：热裂解、气化、液化、超临界流体提取、厌氧消化、厌氧发酵、酸解、酶解和酯化降解等，但这些生物质转换技术由于成本、技术的成熟度和使用效率等方面的原因，难以大面积推广，生物质能的应用仍以直接燃烧为主。到目前为止，生物质燃烧所利用的能源约占全球生物质能利用的95%。为了提高热利用效率，如何对其燃烧利用技术进行深入地研究，已成为国内外各方相关人员普遍关注的问题。 1生物质燃烧特性的影响因素
在原理上，气化和燃烧都是有机物与氧发生反应。其区别在于，燃烧过程中氧气是足量或者过量的，燃烧后的产物是二氧化碳和水等不可再燃的烟气，并放出大量的反应热，即燃烧主要是将生物质的化学能转化为热能。而生物质气化是在一定的条件下，只提供有限氧的情况下使生物质发生不完全燃烧，生成一氧化碳、氢气和低分子烃类等可燃气体，即气化是将化学能的载体由固态转化为气态。相比燃烧，气化反应中放出的热量小得多，气化获得的可燃气体再燃烧可进一步释放出其具有的化学能。 生物质气化技术首次商业化应用可追溯1833年，当时是以木炭作为原料，经过气化器生产可燃气，驱动内燃机应用于早期的汽车和农业灌溉机械。第二次世界大战期间，生物质气化技术的应用达到了高峰，当时大约有100万辆以木材或木炭为原料提供能量的车辆运行于世界各地。我国在20世纪50年代，由于面临着能源匮乏的困难，也采用气化的方法为汽车提供能量。 20世纪70年代，能源危机的出现，重新唤起了人们对生物质气化技术的兴趣。以各种农业废弃物、林业废弃物为原料的气化装置生产可燃气，可以作为热源，或用于发电，或生产化工产品（如甲醇、二甲醚及氨等）。 生物质气化有多种形式，如果按照气化介质分，可将生物质气化分为使用气化介质和不使用气化介质两大类。不使用气化介质称为干馏气化；使用气化介质，可按照气化介质不同分为空气气化、氧气气化、水蒸气气化、水蒸气-氧气混合气化和氢气气化等。 生物质气化炉是气化反应的主要设备。生物质气化技术的多样性决定了其应用类型的多样性。在不同地区选用不同的气化设备和不同的工艺路线来使用生物质燃气是非常重要的。生物质气化技术的基本应用方式主要有以下四个方面：供热、供气、发电和化学品合成。生物质气化供热是指生物质经过气化炉气化后，生成的生物质燃气送各入下一级燃烧器中燃烧，为终端用户提供热能。此类系统相对简单，热利用率较高。
生物质燃烧技术的研究进展 摘要:生物质燃烧技术是生物质能转化利用途径研究较成熟的一种主要方式?从影响生物质燃烧特性的因素出发,综述了生物质燃料组分?理化特性和运行条件在生物质燃烧技术中的作用,介绍了生物质燃烧过程的动力学模拟研究现状,对生物质燃烧过程中存在的问题进行了总结和探讨,并对今后生物质燃烧技术的发展进行了展望? 关键词:生物质燃烧;转化利用途径;动力学模拟 Progress of Biomass Combustion Technology Abstract: Biomass combustion is a mature and major way of biomass utilization. Based on the characteristics of biomass combustion, the effects of biomass fuel constitutes, physicochemical properties and operation conditions on biomass combustion technology were reviewed. The research status of kinetics numerical simulation on biomass combustion was introduced. The problems in biomass combustion were summarized and discussed. The development prospects of biomass combustion technology were also put forward. Key words: biomass combustion; way of utilization; kinetics simulation 生物质是指来源于生物有机体的材料[1],尤其是基于植物体的材料,包括大量的草本植物?淀粉?纤维素?木质素等?但目前生物质原料不仅仅局限于植物类的废弃物,还包括农林畜产品废弃物?食品加工产业废弃物?餐饮废弃物和城市有机生活垃圾等?生物质能是绿色植物通过光合作用将光能储存为生物有机体内的化学能,与煤相比,生物质能作为新兴能源,受到全世界越来越多的关注,主要因其具有如下特点[1-4]:①生物质能是一种绿色能源,符合可再生?可持续利用能源的目标,成为当前最洁净的能源之一,对环境污染小,可以降低对传统化石能源的依赖性;②生物质能在成长过程中吸收环境中的CO2,在生命周期内可以实现CO2的零排放或零增长,降低使用化石燃料造成的温室气体排放量;③生物质中灰分比重低?含硫量少和挥发分含量高;④生物质种类繁多?来源广泛?总量丰富,且具有本土特性? 生物质能由于其在社会效益?环境效益和经济效益中的可持续发展而备受世界各方重视并得以大力推广?目前生物质能提供全球总量10%~15%的能源供应[1],是世界上排名第四的能源[5]?在工业发达国家中,生物质能占到能源总量的9%~14%,而在发展中国家则更高,占到25%~30%,部分地区甚至高达50%~90%[1]?但在这些国家中,大部分生物质能被当地低收入者用于炊事和供暖用能,商业化程度并不高,且热利用效率极低[1,6]?
【创新案例】生物质热解气化技术 1背景 随着日益严峻的环境污染问题，各国政府都越发重视可再生能源的开发与应用。生物质气化技术作为新一代生物质利用技术，具有能源转化效率高、设备简单、投资少、易操作、占地面积小、不受地区、燃料类型和气候限制等特点，在为工业生产提供生产必须的电和热(热水/蒸汽)的同时，副产品可被用于制备炭基肥、活性炭及冶金行业保温材料等。项目环保性能和经济性能俱佳，对于降低工业生产用能成本，促进我国能源利用朝着绿色可持续方向迈进具有重要意义。 2解决方案 费曼能源采用国际领先的全新一代生物质气化技术，该技术通过精准控制热解可以将生物质转化为高品质合成气，合成气可用于燃烧生产工业生产必须的电能及热能(热水/蒸汽)，副产品生物炭具有较高的商业利用价值。由于副产品的高效利用可显著降低电能及热能的生产制备成本，在帮助工业企业实现低碳化绿色生产的同时，显著降低工业企业用能成本。目前，可利用的生物质原料包括:稻壳、竹屑、木屑、烟叶梗、山核桃壳、棕榈壳、椰子壳、玉米芯渣、甘蔗渣、柚子壳、酒糟、制药残渣、造纸剩余物、干化污泥、高聚物废弃物等。3生物质热解气化反应原理4设备示意图5技术对比与其他
生物质供热应用方式相比，生物质热解气化的优势如下:6案例根据国家及江苏省政府清洁能源替代燃煤锅炉的相关政策，江苏泰兴化工园区内的多家化工企业，急需淘汰燃煤锅炉。费曼能源作为项目所有者及实施方，以“生物质天然气”多能互补方式，以稻壳为原料，为园区企业提供热蒸汽等清洁能源，副产物稻壳炭作为保温材料销售给钢厂或有机肥公司。 项目地点：江苏泰兴项目规模：18t/h(15t/h 备用)原料用量：2.66万吨/年蒸汽产量：6.45万吨/年稻壳碳/灰分量：0.63 万吨/年客户类型：食品、化工、印染、电池等所有生产用热企业解决问题：(1)降低企业用能成本，吨蒸汽使用成本降低20元/吨以上(2)降低企业清洁化改造成本，蒸汽管网直接连通各用热企业 (3)帮助企业实现绿色生产，彻底杜绝自备锅炉环保不达标而造成的非生产性停产。技术创新：“生物质天然气”多能互补方式该项目的产品分为能源产品(热蒸汽)和副产品(稻壳炭)。其中能源产品是客户主要的需求，副产品销往附近钢厂用于熔炼工艺保温材料，为项目创造另一部分收益。稻壳炭还可进一步深加工，做成炭基肥等，真正实现(农业能源环保)循环经济生态圈。
1. 能源：可再生能源与不可再生能源；清洁能源：风能、太阳能、 水能等。 生物质能：是直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能的形式固定和储存在生物体内的能量。 生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸 秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。特点：可再生性。低污染性。广泛分布性。 2. 生物质主要化学组成有纤维素、半纤维素和木质素以及少量的灰 分和提取物。 纤维素：是由β-D-葡萄糖基通过1，4-β糖苷键连接起来的线型高分子化合物， 半纤维素：是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，这些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿拉伯糖和半乳糖等。 木质素：是苯丙烷类结构单元通过碳-碳键和氧桥键连接而成的的无定型且具有网状结构的芳香族聚合物， 半纤维素热性质最不稳定，因为半纤维素有支链结构 木质素具有芳环结构，碳元素含量高，因此热稳定性高，热值高 热解产物：挥发分；焦炭 水解产物： 3. 生物质压缩成型：p31-33 影响成型的因素：温度、水分、颗粒大小、成型压力、原料种类 生物质压缩成型技术按成型加压的方法分，螺旋挤压式、活塞冲压式、辊模碾压式 辊模碾压式采用湿压（冷压）成型工艺，螺旋挤压式、活塞冲压式采用热压成型工艺 工艺：常温湿压成型、热压成型、炭化成型、冷压成型。 成型燃料燃烧和散状燃烧有什么不同？p41 典型热压成型工艺流程：生物质原料→粉碎→干燥→成型→冷却→筛分→包装 4. 生物质直接燃烧：秸秆、垃圾等生物质完全燃烧，产生的热量主 要用于发电或集中供热
生物质燃料燃烧特性与应用 郑陆松 2008031620 关键词：生物质燃料、燃烧过程、特性、应用、锅炉 摘要：生物质燃料是一种可再生能源，介绍其组成成分，燃烧的一般过程和特点。根据 多种典型生物质燃料的基本组成，着重分析介绍了生物油的燃烧过程、性能特点及在动力机械中的应用。以锅炉为例具体分析玉米秸秆在其中的层燃燃烧过程和特性。分析总结了生物质燃烧对锅炉的影响。 1、前言 生物质燃料是一种可再生能源，是指依靠太阳光合作用而产生的各种有机物质，是太阳能以化学能的形式存在于生物之中的一种能量形式，直接或间接地来源于植物的光合作用。被认为是第四大能源，分布广，蕴藏量大。 生物质燃料基本特性 生物质的种类很多，一般可分以下5大类：①木质素：木块、木屑、树皮、树根等；②农业废弃物：秸秆、果核、玉米芯、甘蔗皮渣等；③水生植物：藻类、水葫芦等；④油料作物：棉籽、麻籽、油桐等；⑤生活废弃物：城市垃圾、人及牲畜的粪便。 生物质作为有机物燃料是由多种复杂的高分子有机化合物组成的复合体，化学组成主要有：纤维素、半纤维素、木质素和提取物等，这些高分子物质在不同种类生物质、同一种类生物质的不同区域其组成也不同，有些甚至有很大差异。生物质的可燃成分主要是有机元素如碳、氢、氮和硫，虽然就元素的成分而言，生物质燃料的成分和常规燃料煤炭基本上没什么区别，但正是各成分在数量上的差异导致了生物制燃烧产物与煤炭的差异。生物质的碳含量普遍在50%左右，低于普通的烟煤，而氢含量则高于烟煤，尤其是挥发份和氧含量远远高于普通烟煤，氧含量超过煤10倍左右。由于生物质燃料的可燃组分含量相对比较低，因此生物质燃料的低位发热量比一般烟煤低。在着火燃烧性能方面，生物质燃料的挥发份含量远远高于普通烟煤，导致着火燃烧性能明显高于普通烟煤。在燃烧污染物生成排放方面，生物质燃料的硫含量仅为0.1 %左右，含氮量和理论氮气容积也低于烟煤，所以总的SO2和NOx生成量都远低于烟煤。根据秸秆生物质燃料高挥发分、高氧量、低硫份和灰份的基本特性，因此相对于煤炭而言，秸秆生物质具有易燃、清洁环保的特点。 2、生物质燃料： 2.1生物质燃料燃烧过程分析： 生物质燃料的燃烧过程主要分为挥发分的析出、燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立阶段。其燃烧过程的特点是：【1】 (1)生物质水分含量较多，燃烧需要较高的干燥温度和较长的干燥时间，产生的烟气体积较大，排烟热损失较高。