生物质气化工艺技术应用与进展

介绍了生物质气化的基本原理及有关气化工艺,阐述了生物质气化反应器(气化炉),气化剂、原料粒径、温度、压力等操作条件对生物质气化的影响,论述了生物质气化产品中杂质的脱除方法,提出了我国生物质气化应用亟待解决的问题.     

生物质气化技术的再认识

近现代,生物技术在工业、农业和能源领域得到广泛应用,对世界科技和经济发展起到重大的变革和促进作用。由于化石燃料资源性枯竭问题和环境污染问题,寻找一种清洁、可再生的替代燃料和燃料生产技术已迫在眉睫。生物质气化技术作为一种清洁的可再生能源利用技术得到了快速发展,然而由于气化设备自身不够成熟以及未对气化副产物(生物质炭和生物质提取液)加以有效利用等问题,严重阻碍了生物质气化技术的商业化推广和运行。生物质气化多联产技术是指基于生物质下吸式固定床气化的气、固、液三相产品多联产及其产品分相回收、利用技术。该技术的提出,以及相关核心设备的开发成功与应用,为生物质气化技术的进一步发展提供了新的思路。笔者详细介绍了气化技术发展的历史和困境、生物质气化多联产技术的路线和核心设备以及多联产技术产品的开发和应用情况。     

一种生物质与煤混合流化床气化方法及其装置

江苏大学的“一种生物质与煤混合流化床气化方法及其装置”被授予发明专利．该发明涉及能源设备，是一种无焦油产生，且工艺简单，能生产高热值煤气的生物质和煤混合的气化方法及其装置．以生物质、煤两种物质为气化原料，流化床气化炉采用供风燃烧和供蒸汽气化的间歇工作；在供风燃烧阶段，煤和风供入炉内，使气化炉的煤料在流化状态下燃烧，放出热量；在气化阶段，向气化炉供入水蒸气和生物质，使高温碳料层在流化状态下发生水煤气反应、生物质在高温下干馏热解气化反应，所产生的高热值煤气经降温除尘处理后进入煤气净化系统；突出了生物质挥发分高，固定碳少，易于高温干馏热解，而煤固定碳高，灰熔点高，易于燃烧形成高温料层的优点，通过两者有机地融合可生产出不含焦油的高热值的燃料气．     

农业生物质在超临界水中气化制氢的实验研究

以农业生物质(包括玉米秸秆、玉米芯、麦秸、稻草、稻壳、花生壳、高粱秆)为原料，羧甲基纤维素钠为添加剂，利用连续管流反应器，在反应器壁温为650℃、压力为25MPa的条件下进行了生物质气化制氢实验研究．讨论了运行时间、生物质类型、颗粒大小、反应器壁面状况等因素对气化结果的影响．实验结果表明：农业生物质在超临界水中气化生成以氢气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷以及少量的乙烷和乙烯为主要成分的气体；气化周期内大约经过100min气体产物组成以及产量趋于稳定；在相同的实验条件下不同生物质气化得到了相似的气体组分，气体产物中一氧化碳体积分数大约为1％，甲烷体积分数超过10％，氢气的体积分数最高可以达41．28％；小颗粒的生物质气化能生成更多的氢气；反应器壁面对生物质气化有明显的催化作用．     

生物质气化过程热力学模型分析

为研究生物质气化过程对不同参数的响应,并寻求提高气化效率的方法,建立了基于热力学平衡的生物质气化模型,利用平衡模型分析气化过程的特性,总结了气化过程的反应规律及各种因素（如空气当量比、物料湿度、生物质种类等）对气化性能的影响．同时在平衡模型的基础之上,对参数优化问题进行了探讨．研究结果表明：随着当量比与物料湿度的增加,气体产率提高,气化效率降低．在实际生产中可以根据需要增大或减小这些参数,以使系统保持较高的气体产率或气化效率．     

煤及生物质共超临界水气化过程中的协同效应

在自行研制的连续管流式煤及生物质共超临界水气化制氢装置上，对甘肃华亭烟煤、羧甲基纤维素钠（生物质模型化合物）及其两者的混合物在反应器壁温650℃、系统压力25MPa、停留时间30s、NaOH质量分数为0．19，6的条件下进行了实验研究．实验表明：气体产物主要由H2、CO2和CH4组成，其中H2的体积分数可高达60％以上；气体产物中未检测到N和S，含N和S的污染物以液相排除，极大地减少了大气污染．研究发现煤与羧甲基纤维素钠共超临界水气化过程中在产氢率和气化率上出现了明显的协同效应，进一步提出协同效应主要由超临界水中的自由基反应引起．结果表明，煤及生物质共超临界水气化制氢是一种富有前景的洁净能源转化新技术．     

2013-08 科技要闻

生物质制取液态燃料研究获进展中国科学技术大学教授傅尧课题组提出了一种生物质转化的新策略,使液态燃料产出率达到传统方法的两倍。研究人员基于前期生物质糖类化合物催化转化为液态燃料的系列工作和新型催化剂的研究经验,提出了利用甲醛聚糖反应衔接生物质气化和糖类水相重整过程(APP)的新策略,该策略所产生的液态燃料数量是生物质气化-费托途径的两倍,能量保有率是其1.2倍。该策略还实现了生物质的全组分利用,避免了传统水解方法中高能耗、高污染的生物质预处理过程,     

工业锅炉中生物质燃料的应用研究和开发

介绍了菌草生物质燃料特性和气化原理,并根据其燃烧特性开发了一种新型的菌草生物质固定床气化燃烧系统应用于工业锅炉的燃烧。     

热管式生物质气化炉反应过程的理论分析

将高温热管技术应用于生物质气化过程,发明了一种新型气化装置--热管式生物质固定床气化炉HPBGF(Heat Pipe Biomass Gasification Furnace),以实现无空气生物质高温热解气化工艺.用化学计量关系研究以水蒸气为气化剂的生物质(秸秆)气化反应机理,根据气化产物推导出气化过程中理论上的总反应方程式.通过C-H-O物系平衡分析,确定温度在气化过程的重要性,得出高温热管的引入对气化产物组成的影响,为进一步研究奠定基础.     

生物质气化技术研究进展

生物质气化技术是生物质洁净高效利用的重要方法,具有广阔的发展前景。本文综述了近年来国内外生物质气化技术中气化剂气化、热解气化、催化气化、等离子体气化、超临界水气化等方法的研究进展。认为目前生物质气化技术需要重点解决的主要难题是焦油脱除和净化以及高效催化剂的制备,化学法除焦和开发复合型催化剂是解决这些难题的有效方法,生物质气化技术的大规模商业化利用是未来的发展方向。     

两段式生物质气流床气化制费托燃料的技术经济性分析

该文建立了两段式生物质气流床气化炉系统的计算模型,分析了气化温度、压力和气化剂对于气化炉特性的影响规律,介绍了生物质气化及费托合成系统的各个组成部分,并对系统进行了经济性分析。结果表明:两段式生物质气流床气化炉的气化特性优于固定床和流化床气化炉;气化温度是影响生物质气化炉气化特性的主要影响因素,当气化温度从900℃升高到1 600℃时,冷气化效率降低了19%;气化压力和气化剂的影响则相对较小;较为理想的气化条件为1 300℃、6.5 MPa、O2气化;两段式生物质气流床气化系统比流化床气化系统的生产成本更低。     

生物质的气化反应动力学研究

应用等温热重法对６种生物质焦样与二氧化碳及水蒸汽的气化反应进行研究．由实验所得的质量－时间曲线确定反应的平均比气化速率，并利用速率方程ｄｘ／ｄｔ＝Ｋ（１－ｘ），求得６种焦样在与二氧化碳及水蒸汽气化反应中的表现活化能、指前因子等动力学参数．为生物质能源利用的研究提供了理论依据．     

生物质流化床气化结焦的原因与预防

结合江西必高生物质能有限公司的生物质流化床气化装置运行参数的变化情况,分析了生物质流化床气化炉的结焦状况与原因,得出了影响生物流化床气化过程中结焦的因素,提出了防止结焦的对策。     

生物质气化套管采暖热环境数值模拟

为保障我国北方的生物质气化站在冬季可以安全运行,提出一种利用轴流风机与套管将生物质气化反应的余热送入净化间进行采暖的方法.采用计算流体力学(CFD)方法对采暖后的生物质气化站净化间热环境进行模拟,并使用Fluent进行计算,得出在沈阳市冬季温度最低(243.15 K)的情况下可将净化间的温度提升至254 K以上;若对净化间围护采取保温措施,则可使温度继续提高,使净化间内温度达到278 K以上,进而满足防冻要求.从而证明套管采暖方案的可行性,并为我国北方生物质气化站防冻改造提供参考.     

浅析生物质气化技术

本文综述了生物质气化技术的原理、过程及设备,生物质气化的新技术,与目前气化技术在供热,集中供气,发电及合成化学品上的应用,日后生物质气化技术必将对全球经济的发展产生深远的影响。     

秸杆生物质在上吸式固定床气化炉中的气化特性分析

生物质是可再生的重要资源之一,具有取之不竭、用之不尽的特点,作为今后能源发展的重要方向具有战略意义。通过对固定床气化炉进行改进,研制了上吸式固定床气化炉,作为秸秆等生物质的气化设备,研究和开发高效率气化设备。针对水稻、油莱和棉花等3种生物质秸秆气化应用表明,气化效率分别为73．2％、75．5％和77．8％,符合Q／BDl-2013产品标准的要求,气体主要以H2、N2、CH4、CO和C02等为主,并含有少量的C2H2、C2H4和C2H6等,锅炉烟气中的SO2、NOx、烟尘排放浓度和黑度均达到GBl3271—2001排放标准限值的要求,不需对锅炉烟气中污染物进行治理就可直接排放,     

生物质固定床气化试验研究

根据生物质的气化原理，利用固定床上吸式气化的试验方法，对生物质进行气化研究．搭建一小型气化试验炉，分析采样气，得到气化气的热值．利用实测数据计算法计算各种气化指标，同时研究了炉温、原料特性、燃料层厚度等操作条件对生物质气化的影响．建立了数学模型，对气化过程进行模拟，进一步研究气化炉内部的反应状况．比较模拟计算得出的燃气成分、热值与试验测得的相应数据，验证了上吸式固定床气化方法的可行性．     

小型生物质热解气化发电系统研究

以玉米秸秆颗粒为生物质原料,以产气量为20m3／h的热解炉为气化装置,结合10kw的燃气内燃机发电系统及生物质焦油裂解装置,概述了生物质焦油的净化流程,分析了热解温度与生物质热解气成分的关系,得出生物质热解气发电的运行情况．简要总结了生物质炭的利用和小型生物质热解气化发电系统的特点．     

固定床气化器中生物质原料的热解气化特性

分析了生物质原料的化学和物理性质，指出了原料性质对固定床气化器中反应过程的影响。详细分析了下吸式固定床气化器中的反应过程，热解，氧化和还原反应的机理，控制反应的主要因素。指出了生物质原料气化反应工艺的关键是维持反应层的稳定，针对秸秆类低品质原料的性质，提出了气化器工艺设计的要点。     

小型燃煤火电机组生物质燃料改造的可行性解析

我目的生物质能源丰富,其作为一种可再生燃料生物质广泛应用于生产生活领域.近年来,小型燃煤火电发电机组生产与运营的耗能高、污染重的特点不断凸显,将生物质燃料用于火电机组运行能源供应具有重要的现实意义.当前,生物质燃料的应用主要分为两种,即直燃与气化改造利用,其中气化改造具有明显的生态意义.本文着重分析了小型燃煤火力发电机组的生物质燃料改造技术,并重点阐述了该技术的可行性特征.