生物質氣化技術的研究現狀

2024年2月21日發(作者：大閘蟹的做法大全)

生物質氣化技術的研究現狀

摘 要：生物質氣化技術是將固體生物質放入氣化爐中進行加熱從而轉換可燃性氣體，以此用作燃料，它是一種熱化學處理技術。其基本原理是將固體生物質原料進行不完全燃燒，在轉換過程中需要加入氧氣或水蒸汽等氣化劑，使其發生氧化反應并燃燒。由于固體生物質原料具有特殊物理性質，在進入氣化爐進行氣化前需對固體生物質原料進行破碎和增添介質等預處理。通過預處理的原料在氣化爐中進行燃燒，其產生的熱量用于維持熱解和還原反應，最終得到可燃性混合氣體，對該氣體過濾除去焦油及雜質后，即可用于燃燒供暖或發電。

關鍵詞：生物質氣化技術;研究現狀;發展趨勢

1 我國生物質氣化技術的研究現狀

在我國，科研單位利用生物質氣化技術不僅在集中供氣方面有著較廣泛的應用，更是將生物質氣化技術進行發電并取得了較大的經濟效益和社會效益。氣化發電過程主要有3個方面：

①在氣化爐中把固體生物質轉化為氣體燃料;②將產生的氣體燃料進行凈化從而保證燃氣發電設備的正常運行;③利用燃氣輪機或燃氣內燃機進行發電，提高了發電效率。

其中廣州能源所將木質廢棄物作為原料開發循環流化床氣化技術，該氣化發電技術的有效開發可以完成4MW的發電能力。生物質氣化合成液體燃料通過熱化學方法將生物質氣化產生高質量的合成氣，進而采用催化合成技術合成液體燃料，是一種間接液化技術。在家用、集中供熱和供氣方面，中國農業機械化研究院研制的ND系列和錐形流化床、江蘇金江生物能源科技有限公司研制的固體有機廢棄物規模化分區式氣化爐都取得了較大的環保和經濟效益。

2 氣化爐的研究現狀

近年來，隨著國家環保形勢的日益嚴峻，燃煤排放所產生的氮氧化物、二氧化硫、粉塵等大氣污染物對環境造成嚴重的污染，中小型燃煤鍋爐、窯爐的淘汰已經成為趨勢。生物質氣化爐可將秸稈、稻草、木屑、木片、玉米芯、稻殼等多種生物質原料氣化產生生物質燃氣，燃氣再通入鍋爐或者窯爐進行燃燒。通過嚴格的原料控制和合理的氣化工藝，生物質燃氣燃燒產物中氮氧化物和二氧化硫含量可以降至極低的水平，可以達到天然氣排放標準。作為一種燃氣發生設備，氣化爐設備本身具有獨立性，對其進行獨立的能源平衡分析和熱工性能試驗具有其必要性。2006年，農業部發布了《秸稈氣化裝置和系統測試方法》（NY/T 1017-2006），該標準規定了以秸稈為原料（木質、稻殼等原料參照執行）的氣化裝置和系統的主要性能試驗方法。該標準操作簡單，試驗數據量少，可操作性強，可用于快速判斷生物質氣化系統的主要性能參數。其局限性在于：

①試驗僅考慮了冷燃氣效率，不夠全面;②對于試驗工況的限制條件少，操作簡便但結果重復性較差、準確度較低。

3 生物質氣化發電技術

生物質氣化發電是指將利用空氣中的氧或者含氧物質作為氣化劑，通過熱化學轉化技術，將生物質燃料轉化為可燃氣體（主要為氫氣、一氧化碳和甲烷等），再把燃氣輸送到燃氣發電裝置進行發電。與其他生物質能利用方式相比，其具有以下顯著特點：

一是清潔生產，能夠實現CO2“零”排放，有效減少SO2和粉塵等污染物排放;二是技術靈活，氣化可以根據需求滿足不同燃氣組分配比，發電可以采用內燃機、燃氣輪機以及燃料電池等，生產產品可以實現多聯產;三是經濟效益良好，發電規模較小時燃料消耗少、運營成本低。

可以看出，生物質氣化發電技術非常適合燃料資源較少的偏遠地區，對于農村地區能源供應具有良好補充。生物質氣化聯合循環發電技術是通過采用燃氣-蒸汽聯合循環發電的方式實現，是一種先進的生物質氣化發電技術，具有較高的發電效率且可實現較大規模的商業發電應用。該系統在燃氣裝置發電的基礎上加入了余熱蒸汽聯合循環系統，提高了發電效率，其綜合系統效率可以達到40%以上，并可以實現冷、熱、電、氣多聯供，已經成為了該領域未來研究發展的方向。

4 我國生物質氣化技術發展趨勢

①研發自動化和智能化程度高的氣化爐，加強原料的預處理是氣化爐在推廣和應用過程中非常重要的組成部分;②燃煤耦合生物質氣化發電技術是現有技術下實現碳減排最有效的途徑之一，具有節約項目用地、對燃煤鍋爐影響小、發電量便于計量等優點，符合我國的能源發展戰略，是一種頗具前景的生物質能應用技術。該技術已經成熟，并已應用于示范項目，項目投運后每年可節約折合標煤4.7萬噸，降低CO2排放12.3萬噸，社會經濟效益可觀。但生物質燃料成本過高是主要限制因素，該技術的發展仍有待相關補貼政策的落實;③關注氣化技術發展，拓展產業化方向在開展生物質氣化發電的同時，時刻關注氣化最新技術的發展和氣化設備國產化。拓展熱電冷氣多聯供技術、氣化制氫技術、氣化合成液體燃料技術等，積極開拓其他產業方向，保障運營項目多元化。

5 結語

總之，目前各地區的環境污染較為嚴重，已經成為國家重點關注的問題，這就使得環保要求逐步提高，在這種狀況下必須優化能源結構，有效控制污染物的排放量，要想達到此目的，就必須高效利用生物質能，實現生物質能發電。

參考文獻：

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