生物質氣化技術
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生物質氣化技術范文第1篇
中圖分類號：TM611 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0037-02
引言
生物質能是綠色植物通過光合作用，將太陽能轉化為化學能貯存于生物質內部的能量，是僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源。生物質能幾乎不含硫、含氮很少，碳通過光合作用，近排放量幾乎為零，因此是一種清潔可再生能源?；厥丈镔|能，不僅能夠提高農村經濟收入，同時減少二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和粉塵的排放，有利于保護生態(tài)環(huán)境和經濟可持續(xù)發(fā)展。大型火電耦合生物質氣化發(fā)電技術就是一種能源高效清潔利用的方法。
1 技術方案
本文以600MW燃煤鍋爐耦合1×30MW生物質氣化發(fā)電為例進行分析，該電廠采用最新高效發(fā)電技術和高效靜電除塵、石灰石-石膏濕法脫硫、爐內低氮燃燒+SCR煙氣脫硝等污染物脫除設備，并利用生物質氣化后的合成氣送入燃煤鍋爐進行再燃，還原主燃區(qū)產生的NOx[1]，降低SCR煙氣脫硝負荷，將污染物的排放控制在的排放標準以下。
生物質氣化采用循環(huán)流化床氣化技術，氣化介質和生物質通過熱化學反應生成CO、H2及少量碳氫化合物可燃氣。此生物質氣化裝置將產生的可燃氣作為燃料送入燃煤鍋爐與煤粉一起燃燒發(fā)電。
相比傳統(tǒng)的生物質直燃電廠[2，3]，工藝流程短，無需再配備汽輪機、發(fā)電機、電網輸出以及煙氣凈化等系統(tǒng)，投資少，占地面積小，配置工作人員少，而且生物質氣化綜合發(fā)電效率達30%以上，生物質燃料可節(jié)省25～30%；同時生物質直燃存在嚴重的堿金屬腐蝕及鍋爐結焦的問題，對于發(fā)電系統(tǒng)的連續(xù)運行是極為不利，生物質中堿金屬的存在，還會引起NOX催化劑控制設備老化或失效；燃燒方式通用性較好，對原燃煤系統(tǒng)影響較小。
相比常壓、空氣氣化耦合發(fā)電方案，加壓、富氧耦合發(fā)電技術投資略高，但加壓富氧氣化可以更大規(guī)模、更靈活處理生物質，對原料的適應性也更加廣泛，氣化效率、燃氣品質有較大提高[4]，對鍋爐的安全性更加有利，同時占地面積小；另外加壓富氧氣化省去了常壓氣化中的高溫燃氣引風機，同時燃氣管徑較小，消除了生產運行中一個重大的安全隱患。
工藝路線主要為：經過處理且滿足粒度要求的生物質燃料，送入加壓裝置加壓后的生物質，通過螺旋輸送機送入氣化爐，在一定溫度下，氣化爐內生物質在氣化介質的作用下氣化生成可燃氣，再經過旋風除塵送入余熱鍋爐，可燃氣降溫計量后，熱可燃氣直接送入燃煤鍋爐上改造增加的生物質燃氣噴口再燃，利用原有發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)高效發(fā)電。整個裝置主要分為生物質貯存、進料、生物質氣化、可燃氣除塵、熱回收及燃氣燃燒。工藝流程圖見圖1。
2 制氣系統(tǒng)
2.1 生物質的貯存系統(tǒng)
生物質貯存?zhèn)}庫收到的生物質原料，經過稱重和取樣分析水分和熱值后存儲，生產過程中通過裝載機和抓斗等轉運裝置將生物質送進振動篩，過濾掉不合格的生物質料，再通過螺旋輸送機和輸送皮帶將合格的生物質送到生物質加壓進料系統(tǒng)的常壓料倉。
2.2 加壓進料
常壓料倉存放的生物質料，通過進料裝置和閥門進入并裝滿鎖斗，然后控制系統(tǒng)用氮氣對鎖斗充壓到0.1～0.3MPa時，生物質燃料再通過下料閥和下料裝置進入加壓給料倉，在加壓給料倉的底部裝有螺旋輸送機，生物質料由螺旋輸送機不斷送入生物質氣化爐。生物質鎖斗在卸完料后，鎖斗將恢復到常壓狀態(tài)，重新進料和充壓，進行下一次循環(huán)物料的輸送。
2.3 生物質氣化及氣體凈化
氣化爐是整個氣化系統(tǒng)的主要設備[2]，采用流化床作為氣化爐的爐型，加壓給料倉輸送過來的生物質從氣化爐的中下部進入爐膛反應區(qū)；在氣化爐的底部，空氣和氧作為氣化劑送入爐膛，在爐膛內生物質、空氣和氧氣充分混合，形成一種沸騰流化狀態(tài)；同時，在氣化溫度為700～980℃，氣化壓力為0.1～0.3Mpa的條件下，以及在高溫床料有效的傳熱和傳質的作用，加速氣化反應速度，最終生成成分為CO、H2、CO2、CH4、H2O、N2及少量焦油的高溫可燃氣。
生物質原料都含有一定的灰分，因此氣化過程中會產生灰渣，一部分灰渣由氣化爐底部排出，冷卻后送到貯存系統(tǒng)；另一部分灰渣則可通過下游旋風分離器從可燃氣中分離出來，灰渣從旋風分離器底部排出，送到貯存系統(tǒng)?？扇細鈩t從旋風分離器的頂部出來，進入下游的余熱鍋爐。
2.4 熱量回收
進入余熱鍋爐可燃氣的溫度約為900℃，因溫度高，燃獾ノ惶寤密度小，為了減小燃氣輸送設備的體積和材質等級，同時還要保證可燃氣中的焦油不冷凝，高溫可燃氣經過余熱鍋爐釋放熱量降溫到400℃左右，同時也根據(jù)鍋爐運行參數(shù)，自行控制溫降，余熱鍋爐產生的低壓水蒸汽并入電廠管網系統(tǒng)。
2.5 可燃氣的輸送和燃燒
經過除塵和余熱鍋爐的可燃氣，氣體流量約為5×104Nm3/h，溫度約為400℃，壓力約為0.2MPa?？扇細饨涍^在線成分分析，根據(jù)輸入鍋爐的熱量計算可燃氣的流量，將特定量的可燃氣再送到燃煤鍋爐前獨立的燃氣燃燒器進入鍋爐再燃發(fā)電。在事故情況下，可燃氣有獨立的緊急排放和切斷系統(tǒng)，氣化爐的安全保護系統(tǒng)將啟動緊急停車，將氣化系統(tǒng)與燃煤鍋爐切斷隔離，可燃氣將引至安全區(qū)域處理，同時啟動氮氣置換的保護程序，煤氣放散裝置設有點火裝置及氮氣滅火設施。
2.6 經濟效益和污染物排放
（1）按大型火電耦合生物質氣后，年發(fā)電量不變的情況
下，每年可以節(jié)省約7.5萬噸標煤；可分別削減SO2排放約29.48t/a、煙塵排放約14.18t/a及NOx排放約63.77t/a；從溫室氣體減排角度，可削減CO2排放約12.33萬t/a。
（2）按大型火電耦合生物質氣后，年發(fā)電量不變的情況
下，生物質氣發(fā)電量約為18萬MWh，按照電價0.75元/KWh，則生物質氣發(fā)電每年收入約13500萬元。
（3）一臺生物質氣化爐系統(tǒng)設備的總投資約為1.9億元，基本收益率按7.0%，年運行費用考慮廠用電和生物質原料費用約6000萬元。
（4）年費用的計算如下，計算公式為[5]：
A-年費用；P-初投資；R-年運行維護費；I-基準收益率取7.0%；n-經濟生產年按20年計算
R=6000萬，P=19000萬，經計算大約需要5年回收成本?？梢娫跔幦〉缴镔|標桿電價0.75元/KWh的條件下，采用大型火電耦合生物質氣化發(fā)電技術的經濟效益很好。
3 結束語
隨著環(huán)保要求的不斷嚴格，生物質能的利用，不僅優(yōu)化了能源結構，提高當?shù)亟洕杖?，還可有效降低污染物的排放，滿足日益嚴格的排放標準，通過分析大型火電耦合生物質氣化發(fā)電，無論在技術上、處理規(guī)模和投資性價比都具有顯著的優(yōu)勢，因此生物質氣化耦合發(fā)電是理想的發(fā)展方向。
參考文獻：
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生物質氣化技術范文第2篇
[關鍵詞]孵化器；生物制藥產業(yè)；產業(yè)技術創(chuàng)新；云南省
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.24.053
目前，生物制藥產業(yè)在飛速發(fā)展的過程中同樣面臨著技術創(chuàng)新能力需要不斷提升，技術創(chuàng)新模式嚴重滯后于產業(yè)發(fā)展的窘境。本文在借鑒國內外相關產業(yè)技術創(chuàng)新研究成果的基礎上，結合生物制藥產業(yè)自身發(fā)展特點，提出了符合云南省情的生物制藥產業(yè)技術創(chuàng)新管理模式，以期為其他各省市地區(qū)的產業(yè)技術創(chuàng)新管理模式的選擇提供有益啟示。
1 基于科技企業(yè)孵化器的技術創(chuàng)新管理模式分析
孵化器于20世紀50年代首先出現(xiàn)在美國，是一種通過向專門經過挑選入駐特定區(qū)域的科技型中小企業(yè)提供包括物理空間、基礎設施以及相關專業(yè)化服務支持的介于市場與企業(yè)之間的高技術創(chuàng)業(yè)服務中心。[1]目前，我國科技企業(yè)孵化器在形式上形成了包括政府主導的綜合性創(chuàng)業(yè)中心、大學科技園、留學人員創(chuàng)業(yè)園以及圍繞某一特定領域，針對特定服務對象，培育和發(fā)展具有某種技術優(yōu)勢的專業(yè)技術企業(yè)孵化器四種類型。
基于科技企業(yè)孵化器的技術創(chuàng)新管理模式是在產學研合作創(chuàng)新模式的基礎上，基于政府、大學和科研機構與高技術企業(yè)等創(chuàng)新主體各自所擁有的創(chuàng)新資源集聚到某個特定的區(qū)域，并以合同契約的方式聚合到一起共同組成的特殊技術創(chuàng)新聯(lián)盟組織。[2]從技術的基礎研發(fā)階段到技術成果的商品化階段，整個技術創(chuàng)新的過程都會受到上述六個驅動因素的影響和作用。該技術創(chuàng)新管理模式的核心是為生物制藥產業(yè)從基礎研發(fā)、生產制造到市場銷售整個新藥研發(fā)過程提供一個全方位創(chuàng)新環(huán)境的保障?；诳萍计髽I(yè)孵化器的技術創(chuàng)新管理模式[3]如圖1所示。
2 基于科技企業(yè)孵化器的云南生物制藥產業(yè)技術創(chuàng)新管理模式分析
2.1 云南生物制藥產業(yè)技術創(chuàng)新管理模式可行性分析
云南生物制藥產業(yè)技術創(chuàng)新管理模式的選擇，要從本省生物制藥產業(yè)的具體發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，既要看到生物制藥產業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢，也要看到存在的不足，形成符合省情的具有自己特色的模式。
2.1.1 龍頭企業(yè)缺乏，創(chuàng)新能力亟待提高
2010―2012年，云南生物醫(yī)藥產業(yè)保持了年均25%以上的高速增長，其中，生物醫(yī)藥工業(yè)總產值2011年和2012年連續(xù)兩年達到了29%以上的高位增長。2013年生物醫(yī)藥產業(yè)工業(yè)總產值達到338億元，云南生物產業(yè)對戰(zhàn)略性新興產業(yè)增加值的貢獻率已經達到60%以上。[4]然而，生物制藥產業(yè)技術創(chuàng)新體系中各個創(chuàng)新主體仍舊是條塊分割，各自為政。企業(yè)之間溝通協(xié)作少，資源共享、協(xié)同創(chuàng)新的發(fā)展氛圍還未形成，導致低水平研究重復出現(xiàn)。
2.1.2 投資主體日益多元化，投資體系漸趨完善
融資仍然是生物制藥企業(yè)面臨的一大挑戰(zhàn)。云南省大多數(shù)生物制藥企業(yè)仍然處于發(fā)展的初級階段，技術落后，自主創(chuàng)新能力不足，沒有自己的產品上市，一般主要依賴風險投資。近年來，云南風險資本市場逐漸成熟，風險投資機構、金融服務機構紛紛進入云南，給云南生物制藥產業(yè)帶來了新的契機。同時，生物制藥企業(yè)之間也通過股權轉讓、技術轉讓等途徑建立技術創(chuàng)新聯(lián)盟，這也預示著云南多元化投資體系漸趨完善。
2.1.3 產業(yè)政策與技術創(chuàng)新戰(zhàn)略促進產業(yè)技術創(chuàng)新能力提升
2012年1月云南省印發(fā)了《云南省戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，推動實施了《云南省生物醫(yī)藥產業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》。“十二五”以來，生物制藥產業(yè)被作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)的首位產業(yè)進行培育和發(fā)展，生物制藥領域的開發(fā)投資大幅增加。[5]技術創(chuàng)新是生物制藥產業(yè)能夠獲得長期持續(xù)發(fā)展的原動力。為此，云南省積極推動產學研協(xié)同創(chuàng)新，把加強與國際、國內知名院校及科研機構的聯(lián)系擺到提升創(chuàng)新能力的重要位置。
2.1.4 相關產業(yè)發(fā)展迅速，產業(yè)集聚效應凸顯
目前，云南生物制藥產業(yè)基地的相關園區(qū)格局已初步建成，形成了包括昆明國家高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)（昆明高新區(qū)）、玉溪國家高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)、文山三七產業(yè)園區(qū)、普洱工業(yè)園區(qū)四大生物產業(yè)核心區(qū)，產業(yè)“集聚效應”日益凸顯。
2.2 云南生物制藥產業(yè)技術創(chuàng)新管理模式
云南生物制藥產業(yè)技術創(chuàng)新管理模式是以起源于20世紀50年代美國硅谷為代表的集科研、生產、銷售、流通、服務為一體的以政府為主導，科技企業(yè)孵化器為依托的園區(qū)經濟發(fā)展模式。這種發(fā)展模式打破了傳統(tǒng)的先建工廠后搞研發(fā)的模式，通過充分整合現(xiàn)有資源，共享基礎設施和公共服務平臺，推動產業(yè)集聚發(fā)展，同時有利于打造從上游原料的加工，產品研發(fā)到下游產品的生產、銷售、流通的完整產業(yè)鏈。[6]“以平臺促創(chuàng)新，以創(chuàng)新興產業(yè)”的生物制藥產業(yè)技術創(chuàng)新管理模式如圖2所示。
創(chuàng)新驅動是云南生物制藥產業(yè)獲得發(fā)展的生命線。在整個生物制藥產業(yè)發(fā)展過程當中，始終從科技創(chuàng)新、產業(yè)集聚、體制機制改革三個方面為產業(yè)創(chuàng)新基地的發(fā)展提檔?？萍计髽I(yè)孵化器是產業(yè)集聚最好的載體。從產業(yè)鏈的角度來看，產業(yè)創(chuàng)新基地承載著區(qū)域產業(yè)技術創(chuàng)新的系統(tǒng)組合與補充。為此，基地建立了“三大平臺”，構建了“苗圃―孵化器―加速器”全產業(yè)鏈企業(yè)科技企業(yè)孵化器鏈條體系，形成了具有云南特色的生物制藥產業(yè)技術創(chuàng)新管理模式。
2.2.1 產學研合作平臺
為了解決好技術成果商品化的關鍵問題，產業(yè)創(chuàng)新基地與中科院昆明分院、中國醫(yī)學科學院醫(yī)學生物學研究所、云南省藥物研究所、昆明植物研究所、昆明理工大學、云南農業(yè)大學等科研院所合作，建設國際技術轉移中心，組建產學研技術創(chuàng)新聯(lián)盟，推進開放實驗室建設，為產業(yè)創(chuàng)新基地的企業(yè)提供專業(yè)化服務。
2.2.2 孵化器催化平臺
為了實現(xiàn)整個產業(yè)鏈的可持續(xù)發(fā)展，產業(yè)創(chuàng)新基地積極推動孵化器體系的建設，搭建苗圃載體和企業(yè)加速器，升級孵化器平臺。針對企業(yè)發(fā)展的不同階段，根據(jù)企業(yè)發(fā)展的具體情況，建立了項目孵化、企業(yè)孵化、規(guī)模孵化三種不同類型的孵化器，進一步延伸了孵化器鏈條，構建全產業(yè)鏈企業(yè)創(chuàng)新孵化器鏈條體系。實行“清單式服務”，帶動中小企業(yè)以及孵化器發(fā)展的同時，提升產業(yè)的技術創(chuàng)新能力，促進整個產業(yè)鏈的發(fā)展。
2.2.3 科技金融創(chuàng)新平臺
建設金融創(chuàng)新服務中心，打造線上應用模塊，探索互聯(lián)網金融模式，集聚有實力的金融服務機構入駐，吸引社會資金注入，成立產業(yè)投資母基金，拓寬投融資渠道，構建以企業(yè)公共信用數(shù)據(jù)庫、金融服務機構信息數(shù)據(jù)庫為基礎的信用檔案系統(tǒng)。云南生物制藥產業(yè)科技企業(yè)孵化器以企業(yè)為主體，市場為導向，體制機制為保障，傾力搭建“三大平臺”，在新藥研發(fā)過程中，跟蹤服務，依托技術、人才以及區(qū)位優(yōu)勢，為企業(yè)創(chuàng)造良好的發(fā)展環(huán)境，通過整合資源，延伸上下游產業(yè)鏈，推動整個產業(yè)的良性發(fā)展。
3 提升云南生物制藥產業(yè)技術創(chuàng)新管理水平的對策與建議
3.1 提高龍頭企業(yè)集聚效應，促進產業(yè)轉型升級
云南現(xiàn)有的生物制藥企業(yè)規(guī)模普遍偏小，創(chuàng)新能力不強，昆明高新區(qū)聚集了全省超過80%的規(guī)模以上的生物制藥企業(yè)，但企業(yè)間沒有形成較好的資源共享、協(xié)同創(chuàng)新的發(fā)展氛圍，知識產權保護意識和企業(yè)自主創(chuàng)新能力不足，導致低水平研究的投資重復，產品結構過于單一、趨同嚴重，競爭激烈。產業(yè)創(chuàng)新基地應以科技創(chuàng)新為龍頭，營造良好的技術創(chuàng)新環(huán)境、完善產業(yè)創(chuàng)新基地中科技企業(yè)孵化器的功能，通過招商引資，吸引國內外科技研發(fā)企業(yè)、金融服務機構、高技術人才及科技服務業(yè)向產業(yè)創(chuàng)新基地聚集，形成產業(yè)規(guī)模，產生集聚效應和輻射效應，更有力的促進產業(yè)轉型升級。
3.2 拓寬融資渠道，加大新藥研發(fā)投入
云南要將生物制藥產業(yè)打造成為新的支柱產業(yè)，拓寬融資渠道，加大資金投入是關鍵。在產業(yè)創(chuàng)新基地設立的“科技金融創(chuàng)新平臺”的基礎上，還應該鼓勵更多的企業(yè)借助金融杠桿，在資本市場中融資。研發(fā)投入方面，要制定相應的產業(yè)發(fā)展政策，對于重大科研項目，新藥研發(fā)項目設立專項基金。
3.3 提高技術成果轉化率，完善協(xié)同創(chuàng)新體系
技術成果轉化率低的根本原因歸根結底在于很多“技術成果”不是技術成果，或者技術成果不成熟，或者技術成果脫離了市場需求。云南省應該結合生物制藥產業(yè)的技術力量，在產業(yè)發(fā)展過程中，一方面，堅持新藥研制與仿制藥相結合，完善相關的技術創(chuàng)新體制和機制，促進科技成果盡快商品化；另一方面，不僅要與大學和科研機構建立“產學研合作平臺”，而且要與國內外先進的企業(yè)之間建立合作，引進先進的設備、技術、高技術人才，形成符合云南省情的技術創(chuàng)新聯(lián)盟和技術研發(fā)團隊。
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生物質氣化技術范文第3篇
關鍵詞 生物質；氣化發(fā)電技術；氣化發(fā)電系統(tǒng)
中圖分類號TM6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）72-0036-02
在經濟全球化的現(xiàn)代社會，人們對地球能源資源的依賴越發(fā)增強，開發(fā)利用新的能源資源越來越重要，世界各國在這一方面都有著不同程度發(fā)展。像傳統(tǒng)的石油資源，雖然現(xiàn)在其儲量相對比較大，但是人們早就計算出了它們的使用年數(shù)，隨著時代的不斷前進，它們真正不斷的消失。而世界有些國家對其的依賴已經非常強烈，經常為了爭奪石油資源而發(fā)動戰(zhàn)爭，像美國發(fā)動的海灣戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭等等。盡管如此，在新的科學技術發(fā)展的推動下，人們主要還是把目標放在不斷的研究開發(fā)各種資源的利用技術上。生物質作為太陽能的一種表現(xiàn)形式，它的開發(fā)利用將會給人們帶來重要的影響，而且生物質是一種再生資源，在當今社會提倡可持續(xù)發(fā)展的前提條件下，開發(fā)利用生物質能源無疑成為社會發(fā)展的主流方向。在利用生物質能源的過程中，人們研究出的各種技術，其主要原理都是將固態(tài)的生物質進行一個轉化過程，從而得到人們想要的結果或者狀態(tài)，再進行深一步的利用。下面就談談生物質氣化的相關內容。
1 生物質氣化
1.1 生物質氣化發(fā)展介紹
生物質氣化的發(fā)展要追溯到上個世紀70年代，國外首先對生物質采取氣化技術，這一技術的采用使得其廣泛的傳播開來。而根據(jù)生物質的特性所知，生物質原料非常容易揮發(fā)，尤其是在受熱情況下，其揮發(fā)的程度相當之大，所以，利用氣化技術可以很好的將生物質轉化為可利用的能源。
在中國，生物質原料非常多，而生物質氣化技術的利用，這正好可以解決國內相對短缺的能源資源問題。尤其是在農村地區(qū)，生物質多但是又經常得不到很好的利用，農民常常直接將將麥稈、稻秸稈等物質進行燃燒，而在運用沼氣供熱供電上，其作為一個相對比較封閉的系統(tǒng)，所需要的生物質相對較少。因此，當生物質大量存在而又不斷的出現(xiàn)時，我們正好可以采用生物質氣化技術來實現(xiàn)生物質含有的固態(tài)能量向氣態(tài)能量的轉化。
在生物質氣化發(fā)電來說，有以下幾種方式：首先，生物質的氣化產生可燃性氣體，我們可以把這些氣體直接運送入燃氣爐來產生蒸汽，再利用蒸汽輪機實現(xiàn)發(fā)電；其次可以利用凈化系統(tǒng)得到的燃氣直接送入內燃機，這種內燃機規(guī)模都相對比較小，像汽車、摩托車內采用的汽油機一樣，它可以直接將燃氣用于發(fā)電；當然，與內燃機相似，我們可以講燃氣送入燃氣輪機來發(fā)電，這個發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模相對內燃機系統(tǒng)來說要大一些。但無論采用何種方式，其基本原理都是采用能量的轉換。
而在生物質氣化發(fā)電之外，國外還能將生物質氣化技術運用到合成有用有機物上，像甲醇、氨氣等，他們現(xiàn)階段的研究工作已經取得了很大的成功，而且他們已經將其用到了實際的工業(yè)生產中，可見，生物質氣化技術在未來仍然有著巨大的發(fā)展前景，尤其是像在我們中國這樣的發(fā)展中國家。
1.2 生物質氣化發(fā)電技術
在生物質發(fā)電技術的分類上，由于其燃氣產生的機理不同而將其分為反應性氣化與熱解氣化。在反應性氣化上，大多又分為水蒸氣氣化、等離子氣化等方式。在實際的運用當中，我們又通常根據(jù)發(fā)電需求的不同而分為大型的流化床氣化和相對較小的固定床氣化兩種。下面將分別對流化床氣化和固定床氣化以及水蒸氣氣化和等離子氣化作出說明。
1.2.1 流化床氣化發(fā)電
大型的發(fā)電裝置一般采用流化床氣化系統(tǒng)，因為流化床氣化在使用的過程中氣化的能力大，而且其轉化效率非常高，在需求電量比較大的情況下，采取并聯(lián)方式將發(fā)電機連接起來，其實際工作將能很好的滿足。同時，在發(fā)電過程中，我們也需建立相對應的凈化系統(tǒng)和安全系統(tǒng)等。
1.2.2 固定床氣化發(fā)電
作為傳統(tǒng)的氣化方式，固定床氣化通常有兩種模式：上吸式固定床氣化和下吸式固定床氣化。它們兩種方式的運行流程基本相同，只是在氣化介質的流動方向以及加料的位置上有所不同。
1.2.3 水蒸氣氣化
水蒸汽氣化就是首先將生物質粉碎后投入到氣化室，然后將蒸汽也注入其中，在高溫的條件下，多種混合物進行化學反應，最后產生可燃性的混合氣體，再送入內燃機等發(fā)電設備中。這中氣化方式在反應容器上有著特別的要求，尤其是在氣化爐中，其控制的溫度、壓力等因素都非常重要。
1.2.4 等離子氣化
等離子氣化即采用等離子技術，把生物質原料加入到等離子氣化室中，使得他們在超高的溫度下氣化，在這種環(huán)境下，碳的轉化率非常之高，氣化得到的氣體經過一定的凈化設備和過濾設備，就能通入到相應的發(fā)電設備之中，從而得到我們需要的電能。
1.3 存在的相關問題
生物質的氣化發(fā)電技術雖然已經步入了一定的軌道，但在國內的綜合情況來看，其存在問題還是不叫突出的。先就是原料方面，雖然中國地區(qū)的生物質資源相對較多，但是具體而言，像麥稈、稻稈這些原料都呈現(xiàn)季節(jié)性，而在有些地區(qū)，如內蒙古、等就幾乎沒有，所以，生物質原料又存在區(qū)域性。當在特定的地區(qū)建立生物質氣化應用時，其原料的搜集與運輸將會給規(guī)?；纳a帶來嚴重的影響。其次，在環(huán)境的污染方面，雖然生物質氣化發(fā)電是一種相對環(huán)保性的技術，但是仍然不可避免的出現(xiàn)了焦油等問題，尤其在發(fā)電系統(tǒng)上同時采用的凈化系統(tǒng)，其很容易帶來二次污染。最后在客觀上，國家的政策與扶住也會起到重要的影響，而資金的投入在工程建設的初期將會很大，而其產生的經濟效益比較緩慢，因此這些也將制約著生物質氣化發(fā)電技術的順利進行。
生物質氣化技術范文第4篇
關鍵詞 能源危機 制氫技術 發(fā)展趨勢
一、生物質制備氫技術發(fā)展現(xiàn)狀生物質主要通過發(fā)酵過程和熱化學過程轉化為可利用的能源。較之于發(fā)酵過程時間過長，產品后處理復雜、副產物對發(fā)酵影響較大并且生產成本較高等因素，熱化學過程在現(xiàn)階段更具優(yōu)勢。目前，熱化學途徑中，氣化和熱解可行性更高。催化熱解技術操作條件溫和，條件的控制適當，可得到的富氫燃氣中H2含量達55%以上。生物質催化氣化設備中流化床工藝得到的生物質燃氣熱值高，可達12000kJ/m3左右。燃氣產率和氣化效率分別達到了95%、63%左右，但提高生物質氣化效率的關鍵是要解決焦油裂解問題。
（一）熱解制氫技術。
生物質熱解是指生物質在完全沒有氧氣或有少量氧氣存在下熱降解，最終生成生物油、木炭和可燃性氣體的過程。生物質熱解流程如（圖1）
影響生物質熱解過程和產物組成的主要因素有催化劑、熱解溫度，含水量，生物質類別等。Demirbas等研究了熱解溫度對山毛櫸熱解反應的影響。生物油的產出率隨著熱解溫度的升高而增加。當山毛櫸的熱解溫度從347℃升高到547℃時，生物油的產率從69.6%增加到78.3%。
Demirbas考察了堿土金屬對榛子殼和茶葉廢料熱解產物中醋酸和甲醇產率的影響。加入催化劑后，402℃時榛子殼熱解產物中醋酸和甲醇的產率，分別由12.80%和7.26%增加到16.30%和10.30%；552℃時榛子殼熱解產物中醋酸和甲醇的產率，分別由16.70%和9.72%增加到22.10%和12.61%；552℃時茶葉廢料熱裂解產物中醋酸和甲醇的產率，分別由7.13%和8.82%增加到9.20%和10.50%。有研究證明K2CO3對橄欖殼的催化作用比Na2CO3更大。
Demirbas研究了水含量對榛子殼熱解油產率的影響，榛子殼中的水分不僅影響它的熱解行為而且對熱解油的物理性質和質量也有影響。
張軍等對玉米稈、稻殼等7種生物質進行了熱解試驗，表明生物質的原始結構對產物組分存在影響。不同生物質在熱解過程中所需熱量不同。
何芳等將1kg干小麥秸稈、棉稈、花生殼和白松從室溫升到主要熱解反應完成的溫度400℃，所需提供的熱量分別為523、459、385和646kJ，說明不同生物質的熱解過程有較大差異。以上實驗結果表明熱裂解產物分布與原料種類關系非常密切。
（二）氣化制氫研究現(xiàn)狀。
生物質催化氣化制氫是指將預處理過的生物質在氣化介質(如：空氣、純氧、水蒸氣或這三者的混合物)中加熱至700℃以上，分解轉化為富含氫氣的合成氣，并將合成氣催化變換得到含有更多氫氣的新的合成氣，最后分離出氫氣的過程。常用的反應器主要有上吸式氣化爐、下吸式氣化爐及循環(huán)流化床等。其中，循環(huán)流化床氣化爐是應用較廣泛的一種反應器（如下圖）。
生物質被加入高溫
流化床后，發(fā)生快速熱分解，生成氣體、焦炭和焦油，焦炭隨上升氣流與CO2和水蒸氣進行還原反應，焦油則在高溫環(huán)境下繼續(xù)裂解，未反應完的炭粒在出口處被分離出來，經循環(huán)管送入流化床底部，與從底部進入的空氣發(fā)生燃燒反應，放出熱量，為整個氣化過程供熱。傳熱條件好、加熱速率高、可操作性強、高流化速度以及炭的不斷循環(huán)等是循環(huán)流化床氣化爐的優(yōu)點，相對于其它氣化爐來說，其產品氣的質量較高，H2的含量也較高，是一種較好的氣化制氫反應器。
催化氣化制氫研究中的主要焦點是催化劑和合成氣中的焦油。加強對催化機理及催化工藝的研究，才能進一步提高產氫量。目前，需加強對焦油的裂解原理和方法的研究。
二、生物質制氫技術發(fā)展趨勢
現(xiàn)階段所采用的主要工藝存在以下問題：1.富氫氣體中氫氣濃度較低，一般不超過55%；2.制氫技術對生物質原料的適應性差；3.穩(wěn)定性差，富氫氣體、合成氣品質不易控制；4.燃氣、合成氣中焦油含量偏高，后續(xù)凈化需大量的水，產生嚴重的水污染。
為解決上述問題，王瑞等提出兩種解決途徑：1.快速熱解分散的高纖維素生物質獲得易運輸?shù)纳镉停缓蠹刑幚?。通過催化蒸汽重整技術制取氫氣，這樣燃氣、合成氣不需水洗凈化；2.對于半纖維素含量高的生物質，采用催化氣化技術，通過控制反應條件，定向制備預期產品。此外，還得加強能源作物的開發(fā)研究。
參考文獻
生物質氣化技術范文第5篇
關鍵字：生物質能應用生物質發(fā)電
中圖分類號：P754.1文獻標識碼： A
一、發(fā)展生物質能意義
目前，世界上使用的能源主要為礦物能源，主要包括煤炭、石油、天燃氣。礦物能源的不斷開發(fā)將最終將導致能源的短缺，也造成了全球環(huán)境污染嚴重等問題。人類在經濟持續(xù)發(fā)展過程中正面臨著人口、資源和環(huán)境的巨大壓力，如何使能源、社會、經濟、環(huán)境協(xié)調和可持續(xù)發(fā)展是當前需要解決的核心問題。
生物質能是一個重要的能源，預計到下世紀，世界能源消費的40%來自生物質能，生物質作為新能源早已引起世界各國政府和科學家的關注。國外生物質能研究開發(fā)工作主要集中于液化、氣化、固化、熱分解和直接燃燒等方面。如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農場和巴西的酒精能源計劃等發(fā)展計劃。其它諸如丹麥、荷蘭、德國、法國、加拿大、芬蘭等國，多年來一直在進行各自的研究與開發(fā)，并形成了各具特色的生物質能源研究與開發(fā)體系，擁有各自的技術優(yōu)勢。隨著社會經濟的發(fā)展，生活水平的提高，環(huán)保意識的加強，對生物質能的高效合理的開發(fā)利用，必然愈來愈受重視。科學利用生物質能，加強其應用技術的研究，具有十分重要的意義。
我國現(xiàn)有森林、草原和耕地面積41.4億公頃，理論上生物質資源可達65億噸/年以上。以平均熱值為15,000kJ/kg計算，折合理論資源最為32.5億噸標準煤，相當于我國目前年總能耗的3倍以上。我國生物質能研究開發(fā)工作起步較晚。隨著近年經濟的飛速發(fā)展，政府開始重視生物質能利用研究工作，現(xiàn)今已建立起一支專業(yè)研究開發(fā)隊伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我國的生物質能產業(yè)，我國現(xiàn)階段生物質能源主要用于秸稈發(fā)電。
二、秸稈發(fā)電工藝
農作物秸稈發(fā)電在發(fā)達國家己受到廣泛重視，在奧地利、丹麥、芬蘭、法國、挪威、瑞典、美國、加拿大等國。目前我國秸稈發(fā)電主要工藝分三類：秸稈鍋爐直接燃燒發(fā)電、秸稈～煤混合燃燒發(fā)電和生物質氣化發(fā)電。
1、生物質鍋爐直接燃燒發(fā)電
目前國內外廣泛應用的生物質直燃技術為振動爐排直接燃燒鍋爐，該技術在國外已經有成熟經驗，并已大量投產。目前國內一些鍋爐廠家也擁有這項技術，向在國內遼寧、吉林、黑龍江、山東等省陸續(xù)建成投產。
振動爐排秸稈直燃爐的工藝流程：粗處理后的燃料經給料機送入爐堂，燃料自然落入爐排前部，在此處由于高溫煙氣和一次風的作用逐步預熱、干燥、著火、燃燒。燃料邊燃燒邊向爐排后部運動，直至燃盡，最后灰渣落入爐后的除渣口。
直燃爐易存在的問題：由于秸稈灰中堿金屬和氯的含量相對較高，因此，煙氣在高溫時(450℃以上)對過熱器具有較高的腐蝕性。此外，飛灰的熔點較低，易產生結渣的問題。如果灰分變成固體和半流體，運行中就很難清除，就會阻礙管道中從煙氣至蒸汽的熱量傳輸。嚴重時甚至會完全堵塞煙氣通道，將煙氣堵在鍋爐中。針對這些問題各鍋爐廠家在鍋爐設計上，在鍋爐結構、鍋爐材料等方面采取了相應措施來解決這些問題，效果仍需實際運行中不斷檢測改進。
2、生物質～煤混合燃燒發(fā)電
循環(huán)流化床是一種新型的環(huán)保鍋爐，它主要采取了爐內物料循環(huán)、低溫燃燒、可進行爐內脫硫的新技術。由于它采取了爐內物料循環(huán)，對燃料的適應性強，它可以燃用低位發(fā)熱值2000～7000kcal/kg的矸石、原煤、煤泥和洗中煤等；還可以燃用熱值比較低的糖渣、木霄、各種生物質秸稈及各種垃圾等。
該爐雖然有燃用各種燃料的特性，但是在燃燒的過程中卻有不同的效果，或多或少對鍋爐都有一定的影響。摻燒糖渣、木屑、各種生物質秸稈及各種垃圾，需要重新計算風量等，并有穩(wěn)定的燃料來源，相對固定的摻燒比例。循環(huán)硫化床鍋爐對燃料的適應性非常強，無論燃燒哪種燃料首先要核算經濟性，而后計算摻燒量、最后再進行人員培訓、注意事項、運行調整等。
根據(jù)國家關于可再生能源的相關法律規(guī)程規(guī)定，生物質發(fā)電項目主要為農林生物質直接燃燒和氣化發(fā)電、生活垃圾焚燒發(fā)電和垃圾填埋氣發(fā)電及沼氣發(fā)電項目。 現(xiàn)階段，采用流化床焚燒爐處理生活垃圾的發(fā)電項目，因采用原料熱值較低，其消耗熱量中常規(guī)燃料的消耗量按照熱值換算可不超過總消耗量的20%。其他新建的生物質發(fā)電項目原則上不得摻燒常規(guī)燃料，否則不得按照生物質發(fā)電項目進行申報和管理。國家鼓勵對常規(guī)火電項目進行摻燒生物質的技術改造，當生物質摻燒量按照熱值換算低于80%時，應按照常規(guī)火電項目進行管理。
3、生物質氣化發(fā)電
生物質氣化發(fā)電技術的基本原理是把生物質轉化為可燃氣，再利用可燃氣推動燃氣發(fā)電設備進行發(fā)電。它既能解決生物質難于燃用而又分布分散的缺點，又可以充分發(fā)揮燃氣發(fā)電技術設備緊湊而污染少的優(yōu)點，所以是生物質能最有效最潔凈的利用方法之一。氣化發(fā)電過程包括三個方面，一是生物質氣化，把固體生物質轉化為氣體燃料；二是氣體凈化，氣化出來的燃氣都帶有一定的雜質，包括灰份、焦炭和焦油等，需經過凈化系統(tǒng)把雜質除去，以保證燃氣發(fā)電設備的正常運行；三是燃氣發(fā)電，利用燃氣輪機或燃氣內燃機進行發(fā)電，有的工藝為了提高發(fā)電效率，發(fā)電過程可以增加余熱鍋爐和蒸汽輪機。
目前國際上采用的生物質氣化發(fā)電技術有生物質整體氣化聯(lián)合循環(huán)（B/IGCC）和CAPS-II/250MT型熱分解系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的B/IGCC技術包括生物質氣化，氣體凈化，燃氣輪機發(fā)電及蒸汽輪機發(fā)電。由于生物質燃氣熱值低，爐子出口氣體溫度較高（800℃以上），要使IGCC具有較高的效率，必須具備兩個條件，一是燃氣進入燃氣輪機之前不能降溫，二是燃氣必須是高壓的。這就要求系統(tǒng)必須采用生物質高壓氣化和燃氣高溫凈化兩種技術才能使IGCC的總體效率達到較高水平（>40%），否則，如果采用一般的常壓氣化和燃氣降溫凈化，由于氣化效率和帶壓縮的燃氣輪機效率都較低，氣體的整體效率一般都低于35%。
從純技術的角度看，生物質IGCC技術可以大大地提高生物質氣化發(fā)電的總效率。目前國際上有很多先進國家開展這方面研究，但由于焦油處理技術與燃氣輪機改造技術難度很高，仍存在很多問題，如系統(tǒng)未成熟，造價也很高，限制了其應用推廣。以意大利12MW 的IGCC示范項目為例，發(fā)電效率約為31.7%，但建設成本高達25000元/kW，發(fā)電成本約1.2元/kW.h，實用性仍很差。
CAPS-II控氣型秸稈燃料熱分解系統(tǒng)，由熱分解系統(tǒng)+余熱（燃氣）鍋爐+蒸汽輪機+尾氣處理設備組成。
CAPS-II熱分解系統(tǒng)的熱分解氣化反應室在缺氧和微負壓狀態(tài)下工作。熱分解過程中所釋放的熱量可通過調整熱分解氣化反應室供風量對其進行控制，使其少于完全燃燒所釋放的熱量。在這種亞化學當量的條件下，農作物秸稈燃料燥、加熱和高溫分解，釋放出水氣和可揮發(fā)性組分。秸稈燃料中不可分解的可燃部分在熱分解氣化反應室末端中燃燒，同時為熱分解氣化反應室提供熱量直至成為灰燼。在熱分解氣化反應室中所釋放出的可燃氣體通過一個紊流混合區(qū)后進入燃氣鍋爐燃燒室，點火器位于紊流混合區(qū)內，附加的助燃空氣使氧化反應過程得以完全、徹底地實現(xiàn)。
余熱鍋爐與CAPS-II熱分解氣化反應室連接形成一個整體，對熱分解氣化反應室產生的可燃氣體的完全氧化燃燒，并通過熱交換將煙氣中的熱量轉化成過熱蒸汽。過熱蒸汽推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。
當控制工況允許在熱分解氣化反應室中出現(xiàn)過載狀態(tài)時，污染控制作用被降低并造成兩個不良后果。首先，氣體流速將增大到一定范圍，使長鏈的化合物無法完全氧化分解并送入燃氣鍋爐。大量的煙塵流入燃氣鍋爐將超過其燃燒容積，使未反應的煙塵由煙囪排入大氣。其次由于農作物秸稈在熱分解氣化反應室的停留時間可能會被縮短，使排放的灰渣含碳量增加，無法達到環(huán)保要求。所以當用戶有過載燃燒的要求時或用戶經常需要過載燃燒，將會加重尾氣處理系統(tǒng)的負荷，同時也不能保證排放灰渣中的含碳量。
三、結束語
生物質能源在未來將成為可持續(xù)能源重要部分。我國幅員遼闊，但化石能源資源有限，生物質資源豐富，發(fā)展生物質能源具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義。合理開發(fā)生物質能源將涉及農村發(fā)展、能源開發(fā)、環(huán)境保護、資源保護、國家安全和生態(tài)平衡等諸多利益。隨著我國國民經濟的高速發(fā)展和城鄉(xiāng)人民生活水平的不斷提高，既有經濟、社會效益，又能保護環(huán)境的生物質發(fā)電技術的利用前景將會越來越廣闊。
參考文獻：
[1]《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中華人民共和國發(fā)展和改革委員會，2007年9月.
