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生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)

第1篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

生物質(zhì)熱解液化制取液體燃料

成果介紹及技術(shù)指標(biāo)：生物質(zhì)主要指秸稈、谷殼、速生林和林業(yè)加工廢棄物等，據(jù)估計(jì)我國(guó)資源總量不低于10億噸/年，其中各類秸稈和谷殼的年產(chǎn)量不低于7億噸，約合2～3億噸石油當(dāng)量。生物質(zhì)能源的特點(diǎn)是可再生和與環(huán)境友好，它除了直接使用之外，還可以采用熱降解和生物降解的措施轉(zhuǎn)化為液體燃料。

生物質(zhì)熱解液化是在完全缺氧或有限供氧的情況下使生物質(zhì)受熱主要降解為液體產(chǎn)物生物油的一種技術(shù)。影響生物質(zhì)熱解液化四個(gè)主要參數(shù)分別是加熱速率、反應(yīng)溫度、氣相滯留時(shí)間和冷凝收集。

該項(xiàng)目采用快速流化的方式使生物質(zhì)與熱載體在反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的熱量交換，并通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和自制的催化劑，使生物質(zhì)能夠高效潔凈地轉(zhuǎn)化為生物油，生物油產(chǎn)率按質(zhì)量計(jì)算最高可達(dá)70%。

該生物油呈棕褐色，是含氧量很高的復(fù)雜有機(jī)混合物，其有機(jī)物種類有數(shù)百種之多，從屬于數(shù)個(gè)化學(xué)類別，幾乎包括了所有種類的含氧有機(jī)物諸如：醚、酯、醛、酮、酚、有機(jī)酸、醇等。不同生物質(zhì)制取的生物油在主要成分的含量上大都比較相近，因而可以容易地混合在一起。生物油的密度比水大，約為1.2×103kg/m3。生物油的粘性與熱值與其含水率的高低有很大關(guān)系，當(dāng)含水率為25%時(shí)，其動(dòng)力粘性系數(shù)和高位熱值分別約為60cP和18MJ/kg。

生物質(zhì)氣氣化合成二甲醚液體燃料

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：在固定床或循環(huán)流化床中將生物質(zhì)氣化，變成H2、 CO、 CO2等組分，然后經(jīng)過氣體凈化，在重整反應(yīng)器中和沼氣一起在催化劑的作用下進(jìn)行重整來調(diào)整H2、 CO的比例，同時(shí)降低二氧化碳的比例，使之適合于合成二甲醚。然后氣體經(jīng)過壓縮進(jìn)入二甲醚反應(yīng)器。在催化劑的作用下合成二甲醚。該套技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利。

二甲醚（簡(jiǎn)稱DME,CH3OCH3）是一種清潔的燃料與化工產(chǎn)品，有很大的市場(chǎng)。液化二甲醚可以完全替代液化石油氣（LPG），與LPG相比具有無毒無臭、不易爆炸、熱效率高、燃燒徹底、無污染等特點(diǎn)，因此，DME作為L(zhǎng)PG的替代品在中國(guó)特別是農(nóng)村有巨大的潛在市場(chǎng)。作為清潔燃料DME可以替代柴油用作發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，十六烷值達(dá)55，與柴油熱效率相同，DME不會(huì)產(chǎn)生黑煙和固體顆粒，NOx排出量大大減少，是很有前途的綠色環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。

該項(xiàng)目采用的以生物質(zhì)廢棄物（包括木粉、秸稈、谷殼等）作為原料，通過催化裂解造氣作為氣頭的新工藝，目前還未見報(bào)道。DME的合成也采用先進(jìn)的一步法合成工藝，該方法作為應(yīng)用基礎(chǔ)研究最近幾年才在國(guó)際上展開。廣州能源研究所在世界上首先實(shí)現(xiàn)了在小型裝置上由生物質(zhì)一步法合成綠色燃料二甲醚的連續(xù)運(yùn)行。將該技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣可以解決緩解廣東省液化氣日益緊張的形勢(shì)。

生物柴油

技術(shù)(產(chǎn)品)用途介紹：生物柴油，又稱燃料甲酯，是由甲醇或乙醇等醇類物質(zhì)與天然植物油或動(dòng)物脂肪中主要成分甘油三酸酯發(fā)生酯交換反應(yīng)，利用甲氧基取代長(zhǎng)鏈脂肪酸上的甘油基，將甘油基斷裂為三個(gè)長(zhǎng)鏈脂肪酸甲酯，從而減短碳鏈長(zhǎng)度，降低油料的粘度，改善油料的流動(dòng)性和汽化性能，達(dá)到作為燃料使用的要求。生物柴油的主要成分是軟脂酸、硬脂酸、油酸、亞油酸等長(zhǎng)鏈飽和與不飽和脂及酸同甲醇或乙醇所形成的酯類化合物。由于可再生，無污染，因此生物柴油是典型“綠色能源”。其性能與0#柴油相近，可以替代0#柴油，用于各種型號(hào)的拖拉機(jī)、內(nèi)河船及車用柴油機(jī)。其熱值約1萬大卡/Kg，能以任意比例與0#柴油混合，且無需對(duì)現(xiàn)有柴油機(jī)進(jìn)行改動(dòng)。

目前，生物柴油的主要加工方法為化學(xué)法，即采用植物油（或動(dòng)物油）與甲醇或乙醇在酸、堿性催化劑作用下酯交換，生成相應(yīng)的脂肪酸甲酯或乙酯燃料油。但化學(xué)法合成生物柴油有以下缺點(diǎn)：

（1）工藝復(fù)雜，醇必須過量8倍以上，后續(xù)必須有相應(yīng)的醇回收裝置，能耗高；

（2）色澤深，由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下，容易變質(zhì)；酯化產(chǎn)物難于回收，成本高；

（3）生成過程有廢堿液排放；

（4）不能處理廢油脂,因?yàn)閺U油脂含有大量的游離脂肪酸，容易和催化劑堿形成皂角，很難分離皂角。

為解決上述問題，人們開始研究用生物酶法合成生物柴油，即動(dòng)植物油脂和低碳醇通過脂肪酶進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，制備相應(yīng)的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和、醇用量小，無污染物排放等優(yōu)點(diǎn)。目前酶法主要問題：

（1）脂肪酶成本較高，酶使用壽命短；

（2）副產(chǎn)物甘油和水難于回收，不但形成產(chǎn)物抑制，而且甘油對(duì)固定化酶有毒性，使固定化酶使用壽命短。

生物質(zhì)制取液體燃料技術(shù)

技術(shù)簡(jiǎn)介:生物質(zhì)是一種CO2零排放的可再生能源。傳統(tǒng)的生物質(zhì)利用方式不僅低效而且排放的未完全燃燒碳?xì)浠衔镉泻】担缃斩捑偷胤贌龂?yán)重污染環(huán)境。開發(fā)高效清潔的生物質(zhì)利用技術(shù)至關(guān)迫切。生物質(zhì)的特點(diǎn)為能量密度低、揮發(fā)分含量高、氧含量高。從生物質(zhì)制備液體燃料可緩解中國(guó)日趨緊張的汽車油料。由于組成生物質(zhì)的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素轉(zhuǎn)化特性不同，單純的生化或熱轉(zhuǎn)化工藝均難以高效利用生物質(zhì)。將這兩種方法結(jié)合在一起的工藝可望得到良好效果。根據(jù)生物質(zhì)的組成和成分特點(diǎn)，利用分級(jí)轉(zhuǎn)化原理，我所已開發(fā)出生物質(zhì)生化－熱轉(zhuǎn)化綜合工藝。

生物質(zhì)生化－熱轉(zhuǎn)化綜合工藝思路為：秸稈經(jīng)過汽爆先得到木糖，汽爆殘余再經(jīng)固體發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙醇，發(fā)酵殘?jiān)谘h(huán)流化床中快速熱解制取生物油，半焦燃燒供熱。本課題組與本所生化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作，利用快速熱解從生物質(zhì)發(fā)酵渣獲得生物質(zhì)熱解油品。由于生物質(zhì)發(fā)酵過程中脫掉了大量的成灰元素，生物油的產(chǎn)率明顯提高。本項(xiàng)目利用小試裝置和5kg/h循環(huán)流化床快速熱解反應(yīng)器，進(jìn)行了不同生物質(zhì)、發(fā)酵渣、脫灰生物質(zhì)的快速熱解制備生物油的試驗(yàn)；利用TG-FTIR進(jìn)行灰分對(duì)熱解動(dòng)力學(xué)影響的實(shí)驗(yàn)。

該項(xiàng)目研究了生物質(zhì)種類、成灰元素對(duì)生物油產(chǎn)率、性能的影響；研究了循環(huán)流化床熱解生物質(zhì)的流體動(dòng)力學(xué)；利用能量最小和多尺度模型研究了生物質(zhì)熱解反應(yīng)器的流動(dòng)結(jié)構(gòu)；在5kg/h 規(guī)模的循環(huán)流化床中進(jìn)行了生物質(zhì)快速熱解實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，生物熱解油的產(chǎn)率隨灰分減少而增加；利用生物質(zhì)綜合處理工藝可大幅度提高生物油產(chǎn)率，產(chǎn)率達(dá)65%左右。

未來應(yīng)用領(lǐng)域的初步預(yù)測(cè)：

生物質(zhì)熱解油可與化石柴油混合作燃料油；生物質(zhì)熱解油可和氨反應(yīng)生產(chǎn)緩釋肥料；生物質(zhì)熱解油可和石灰反應(yīng)生成生物石灰，用于脫硫脫硝；生物質(zhì)熱解油可和醇反應(yīng)生產(chǎn)燃料助劑或風(fēng)味化學(xué)品；此外，生物質(zhì)熱解油可制成粘結(jié)劑，可制氫和氣化生成合成氣。

生物質(zhì)能高效利用

項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容介紹：中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃項(xiàng)目。從生物質(zhì)制備清潔燃料為目標(biāo)，從生物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)分析到研究生物質(zhì)制備清潔燃料的工藝和催化劑，進(jìn)行生物質(zhì)能高效利用的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，為進(jìn)一步開發(fā)提供理論指導(dǎo)。

具體包括以下幾個(gè)方面：1．生物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的研究；2．生物質(zhì)制差工藝與催化劑的研究與開發(fā)；3．生物質(zhì)組分分離方法研究；4．生物質(zhì)直接液化工藝及產(chǎn)物分離方法的研究；5．生物質(zhì)間接液化制甲醇、二甲醛及燃類的工藝與催化劑研究；6．以上過程涉及性的反應(yīng)工程分離過程的研究。

生物質(zhì)制取液體燃料技術(shù)

研究?jī)?nèi)容:生物質(zhì)是一種CO2零排放的可再生能源。傳統(tǒng)的生物質(zhì)利用方式不僅低效而且排放的未完全燃燒碳?xì)浠衔镉泻】?，例如秸稈就地焚燒?yán)重污染環(huán)境。開發(fā)高效清潔的生物質(zhì)利用技術(shù)至關(guān)迫切。生物質(zhì)的特點(diǎn)為能量密度低、揮發(fā)分含量高、氧含量高。從生物質(zhì)制備液體燃料可緩解中國(guó)日趨緊張的汽車油料。由于組成生物質(zhì)的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素轉(zhuǎn)化特性不同，單純的生化或熱轉(zhuǎn)化工藝均難以高效利用生物質(zhì)。將這兩種方法結(jié)合在一起的工藝可望得到良好效果。根據(jù)生物質(zhì)的組成和成分特點(diǎn)，利用分級(jí)轉(zhuǎn)化原理，我所已開發(fā)出生物質(zhì)生化－熱轉(zhuǎn)化綜合工藝。

第2篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

一、浙江省生物質(zhì)能資源及應(yīng)用技術(shù)概述

(一)資源量及其分布

浙江省生物質(zhì)能資源豐富，按照來源的不同，主要分為林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水、城市固體廢棄物和畜禽糞便等五大類。

林業(yè)資源：浙江省地處亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，降水充沛，森林資源較為豐富。全省現(xiàn)有林地面積664.46萬公頃，森林覆蓋率為58.31％，位居全國(guó)前列。浙江省林業(yè)廢棄物約4820萬噸，折標(biāo)準(zhǔn)煤2700萬噸，主要分布于麗水、臨安等地。

農(nóng)作物秸稈：農(nóng)作物秸稈的可用資源量主要取決于農(nóng)作物產(chǎn)量及其他用途。浙江省年秸稈產(chǎn)量約700萬噸，折標(biāo)準(zhǔn)煤350萬噸。

畜禽糞便：浙江省畜牧業(yè)產(chǎn)生的畜禽糞便產(chǎn)量約1690萬噸，折標(biāo)準(zhǔn)煤169萬噸(通過厭氧工藝)。

生活垃圾：城鎮(zhèn)生活垃圾主要是居民生活垃圾，商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾和少量建筑垃圾等廢棄物所構(gòu)成的混合物。浙江省每日生產(chǎn)生活垃圾約5萬噸，每年產(chǎn)生生活垃圾超過1800萬噸，相當(dāng)于257萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

由上可知，浙江省可開發(fā)利用的生物質(zhì)能資源種類多、數(shù)量大，若能有效利用，將對(duì)浙江省能源供應(yīng)短缺，特別是農(nóng)村能源短缺起到重要作用。

(二)應(yīng)用技術(shù)的種類及特點(diǎn)

生物質(zhì)能技術(shù)主要可分為四大類：生物轉(zhuǎn)換、物化轉(zhuǎn)換、直接燃燒和生物燃料。

生化轉(zhuǎn)換技術(shù)：主要是厭氧消化和特種酶技術(shù)。在這類技術(shù)中，厭氧發(fā)酵即沼氣技術(shù)已較為成熟并具有相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)力。沼氣技術(shù)是指通過厭氧發(fā)酵工藝將人畜禽糞便和有機(jī)廢水等富含的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為以甲烷氣為主的沼氣。其特點(diǎn)是既資源化地利用了生產(chǎn)和生活中排放的廢水，又能有效地保護(hù)環(huán)境，特別是自然水體。

物化轉(zhuǎn)換技術(shù)：包括干餾技術(shù)、氣化制生物質(zhì)燃?xì)?、熱解制生物質(zhì)油。在這類技術(shù)中，農(nóng)業(yè)廢棄物的氣化近年來發(fā)展最快。該技術(shù)的基本工作原理是在缺氧狀態(tài)下，將稻殼、秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物氣化形成可燃?xì)怏w，用于農(nóng)村居民生活燃?xì)夤?yīng)。目前，在實(shí)際應(yīng)用中，主要存在的技術(shù)問題是焦油的處理。

盲接燃燒技術(shù)：主要指爐鍋燃燒和垃圾焚燒。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)是指在常規(guī)的活力發(fā)電系統(tǒng)中，將以秸稈替代鍋爐燃燒所需煤進(jìn)行發(fā)電，而垃圾焚燒則是以垃圾為主摻入其他燃料替代鍋爐燃燒所需燃料進(jìn)行發(fā)電。其特點(diǎn)是前者將農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用發(fā)電，同時(shí)保護(hù)了環(huán)境，而后者不僅解決了固體垃圾處理問題，而且物盡其用。

生物燃料技術(shù)：主要是指生物乙醇、生物柴油。生物乙醇是通過微生物發(fā)酵將各種生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料酒精，而生物柴油則是利用植物油、動(dòng)物油等原料油提取的清潔燃料，兩者都具有可再生、低排放的特點(diǎn)。但是前者以糧食作物作為原料，會(huì)對(duì)我國(guó)的糧食安全產(chǎn)生影響；而后者則需要發(fā)展油料作物或油料經(jīng)濟(jì)林所需的土地資源。因此，糧食供應(yīng)安全與生物乙醇、生物柴油的發(fā)展協(xié)調(diào)問題是亟需解決的。

二、浙江省生物質(zhì)能的應(yīng)用現(xiàn)狀

改革開放以來，在浙江省政府和相關(guān)部門的高度重視下，浙江省的生物質(zhì)能應(yīng)用有了很大發(fā)展，從上世紀(jì)80年代初的節(jié)柴灶、戶用沼氣池為主的生物質(zhì)能技術(shù)到現(xiàn)在的大型沼氣工程、集中氣化發(fā)電和直接燃燒發(fā)電等，無論是技術(shù)發(fā)展還是應(yīng)用規(guī)模，都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

迄今為止，浙江省沼氣技術(shù)發(fā)展已具有一定的規(guī)模，技術(shù)的可靠性也在不斷的提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2009年6月底，浙江省已累計(jì)建成戶用沼氣15.3萬戶，大中型沼氣工程4438處、68.5萬立方米，生活污水凈化沼氣池170.64萬立方米。據(jù)粗略估計(jì)，這些沼氣工程每年可產(chǎn)沼氣1.37億立方米，減排30余萬噸二氧化碳，而且這些厭氧污水每年處理了生活污水1.96億立方米，減排6.3萬噸COD，受益面超過200萬農(nóng)戶?；趨捬醢l(fā)酵的沼氣工程和生活污水工程均具有技術(shù)可靠性高、運(yùn)行成本低、可適量替代常規(guī)能源，減少二氧化碳排放量等優(yōu)點(diǎn)。

浙江省在生物質(zhì)氣化方面同樣有了一定的成就。生物質(zhì)氣化可分為大規(guī)模燃燒技術(shù)和中小規(guī)模生物質(zhì)氣化技術(shù)，浙江省結(jié)合自身實(shí)際情況，主要發(fā)展生物質(zhì)氣化爐技術(shù)。磐安縣于2006年引進(jìn)戶用生物質(zhì)氣化爐技術(shù)后，生物質(zhì)氣化爐開始慢慢普及，迄今為止，已經(jīng)在全省的各個(gè)農(nóng)村地區(qū)廣泛使用。生物質(zhì)氣化有效地利用了農(nóng)業(yè)廢棄物，減少了焚燒或丟棄農(nóng)業(yè)廢棄物造成的環(huán)境污染，同時(shí)，它燃燒穩(wěn)定、熱效率高，適用于炊事、取暖、鍋爐等，在農(nóng)村的應(yīng)用前景極其廣闊。

生物質(zhì)直燃發(fā)電近年來也有一定的發(fā)展，浙江省首家生物質(zhì)能熱電廠已于2009年在龍游建立，年燃燒谷殼、木屑、秸稈、廢木料、竹子廢棄19.24萬噸，設(shè)計(jì)年發(fā)電能力1.08億千瓦時(shí)。按同等規(guī)模燃煤熱電廠計(jì)算，全年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤8.27萬噸，每年可減少二氧化硫排放291噸、煙塵排放425噸、二氧化碳排放15.3萬噸，并可給周邊農(nóng)戶帶來約6000萬元的秸稈等燃料收入。該項(xiàng)目采用了國(guó)際上較為成熟的秸稈生物燃燒發(fā)電技術(shù)，做到秸稈的充分利用，燃燒后產(chǎn)生的灰渣也被回收。采用直接燃燒技術(shù)將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能，既能代替常規(guī)能源發(fā)電，又能避免秸稈腐爛而釋放溫室氣體，同時(shí)也為農(nóng)村創(chuàng)造了大量的勞動(dòng)力就業(yè)崗位。

此外，浙江省垃圾焚燒發(fā)電走在全國(guó)前列。截至2005年底，浙江省投入商業(yè)營(yíng)運(yùn)的垃圾發(fā)電廠有12家，日處理垃圾總能力約為401G噸，總裝機(jī)容量達(dá)11.6萬千瓦，垃圾發(fā)電占垃圾處理量的27％。按此估計(jì)，浙江省年垃圾發(fā)電總量可達(dá)0.98億千瓦時(shí)，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2.89萬噸，年可減少氮氧化合物排放288.7噸、二氧化硫461.96噸。垃圾焚燒發(fā)電不僅解決了城鎮(zhèn)垃圾堆積問題，有利于環(huán)境保護(hù)和城鎮(zhèn)的發(fā)展，同時(shí)也緩解了浙江省用電緊張問題。

三、浙江省生物質(zhì)能發(fā)展存在的主要問題和障礙

浙江省生物質(zhì)能雖然在過去的幾年問有了長(zhǎng)足發(fā)展，但在進(jìn)一步的技術(shù)應(yīng)用推廣中仍存在一些問題和障礙：

(一)資源量及其分布信息量不充分，不利于總體規(guī)劃

迄今，浙江省生物質(zhì)資源的信息主要建立在估算的基礎(chǔ)上，而這些粗略的估算數(shù)據(jù)并不足以為總體的規(guī)劃提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，資源的種類、資源的總體數(shù)量、資源的分布特別是其密度分布是進(jìn)行總體規(guī)劃的基礎(chǔ)。沒有詳盡的數(shù)據(jù)作支持，對(duì)政府而言，就無法對(duì)生物質(zhì)規(guī)模的應(yīng)用做出具有可操作性的總體規(guī)劃，也

就不可能提出行之有效的政策和措施支持。

(二)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力不足

生物質(zhì)能的技術(shù)可靠性、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和規(guī)?；瘧?yīng)用的根本。目前，浙江省生物質(zhì)能的技術(shù)可靠性、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力仍然不足。前者反映在技術(shù)的先進(jìn)性和成熟度上，與常規(guī)能源相比，浙江省生物質(zhì)能的開發(fā)利用仍處于初步階段，技術(shù)可靠和完善、運(yùn)行操作的便捷尚有待提高。除了大中型沼氣工程和戶用沼氣技術(shù)已具有較高的技術(shù)可靠性，其他生物質(zhì)能技術(shù)距市場(chǎng)規(guī)模應(yīng)用尚有差距；而后者則主要是指與常規(guī)能源相比，經(jīng)濟(jì)上沒有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。生物質(zhì)能的前期投入較大，運(yùn)行成本較高，投資風(fēng)險(xiǎn)較大，經(jīng)濟(jì)效益較低，而政府還沒有切實(shí)可行的價(jià)格政策和經(jīng)濟(jì)政策激勵(lì)、支持生物質(zhì)能的發(fā)展，企業(yè)難以負(fù)擔(dān)高成本、高風(fēng)險(xiǎn)的生物質(zhì)投資，消費(fèi)者也不愿意花更多的錢消費(fèi)其產(chǎn)品。

(三)規(guī)模發(fā)展缺乏政策的支持導(dǎo)向

美國(guó)生物質(zhì)能發(fā)展經(jīng)驗(yàn)表明，生物質(zhì)能的發(fā)展離不開政府的支持，生物質(zhì)能要規(guī)?；a(chǎn)，政府的資金、政策支持是不可或缺的。浙江省因?yàn)闆]有規(guī)模應(yīng)用的總體規(guī)劃，也就不可能給出清晰可列的政府支持和導(dǎo)向，特別是對(duì)于不同的技術(shù)、規(guī)模所需要政府支持力度和支持政策也未說明。

目前，浙江省雖然在財(cái)政上對(duì)生物質(zhì)能技術(shù)應(yīng)用有一定的支持，但迄今沒有建立一套透明、公平、有章可依的政府財(cái)政補(bǔ)貼或稅收優(yōu)惠的措施和細(xì)則，也就不可能形成明確和有力的導(dǎo)向和動(dòng)力。

四、生物質(zhì)能發(fā)展對(duì)策分析及建議

為了積極推動(dòng)浙江省生物質(zhì)能技術(shù)的推廣應(yīng)用，特別是在生物質(zhì)能規(guī)?；瘧?yīng)用有較大的發(fā)展，應(yīng)該將關(guān)注點(diǎn)放在以下幾個(gè)方面：

(一)普查資源，收集信息，制定總體規(guī)劃

政府部門應(yīng)當(dāng)組織具有豐富的生物質(zhì)資源調(diào)查和評(píng)估工作經(jīng)驗(yàn)的專家，成立調(diào)查小組，在全省范圍內(nèi)開展全面、詳細(xì)和實(shí)用的各生物質(zhì)資源的調(diào)查評(píng)估工作，確切掌握生物質(zhì)資源的種類、分布、密度以及資源的利用價(jià)值等信息，并對(duì)各地區(qū)所適合的生物質(zhì)能發(fā)展技術(shù)與規(guī)模提出合理的建議，在此基礎(chǔ)上對(duì)生物質(zhì)資源的發(fā)展?jié)摿M(jìn)行科學(xué)的估計(jì)，為生物質(zhì)能的規(guī)?；么蛳聢?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為生物質(zhì)能的整體發(fā)展規(guī)劃提供可靠的依據(jù)，明確短期、中期與長(zhǎng)期國(guó)家生物質(zhì)能發(fā)展的目標(biāo)、原則、技術(shù)路線圖及應(yīng)采取的政策與措施。

(二)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，拓展融資渠道

加強(qiáng)對(duì)生物質(zhì)能技術(shù)研發(fā)和裝備保障的支持力度，抓緊具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新能源技術(shù)開發(fā)，形成具有原創(chuàng)性的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)群，提高其技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力。設(shè)立專項(xiàng)科研資金，攻克生物質(zhì)固化成型裝備以及生物質(zhì)熱解液化技術(shù)設(shè)備存在的問題；成立生物質(zhì)能研究機(jī)構(gòu)，研究生物質(zhì)氣化等技術(shù)存在的二次污染、自動(dòng)化程度低等問題，不斷改進(jìn)技術(shù)；引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，對(duì)農(nóng)作物秸稈的高能效低能耗轉(zhuǎn)化、第二代生物質(zhì)原料等開展研究，推進(jìn)生物質(zhì)能穩(wěn)定、高速發(fā)展。

在投融資上，一方面加大對(duì)生物質(zhì)能的投資力度，設(shè)立專項(xiàng)資金，促進(jìn)生物質(zhì)能的規(guī)?；a(chǎn)，特別是對(duì)技術(shù)要求高、投機(jī)成本大的技術(shù)，加強(qiáng)其財(cái)政支持力度，如對(duì)生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)、沼氣技術(shù)給予補(bǔ)貼，可以帶動(dòng)民間資本的流入，增加就業(yè)和農(nóng)民收入；另一方面，創(chuàng)造良好的投資環(huán)境，建立服務(wù)機(jī)構(gòu)、中介機(jī)構(gòu)，開辟國(guó)際融資渠道，幫助國(guó)外投資者選擇更好的項(xiàng)目，吸引國(guó)際組織和發(fā)達(dá)國(guó)家參與我國(guó)的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)建設(shè)，促進(jìn)生物質(zhì)能源的產(chǎn)業(yè)化。

(三)完善政府政策，促進(jìn)生物質(zhì)能發(fā)展

第3篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞生物質(zhì)能源；烤煙；烘烤；應(yīng)用

中圖分類號(hào) TK6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）17-0153-03

Abstract To take advantage of the abundant biomass resources in our country adequately，relieving the status of rising costs and curing pollution，this paper reviewed the research progress of the biomass energy in tobacco curing. This study showed that applying biomass energy in tobacco curing benefits the promoting of tobacco quality，debasing the cost of flue-cured tobacco curing and reducing the pollution of curing. Currently the applied forms of biomass energy in tobacco curing included bio-coalbriquette，biomass gasification，biomass briquette and so on，different applied forms showed positive effect，which could be promoted in areas with suitable conditions.

Key words biomass energy；flue-cured tobacco；curing；application

烤煙烘烤是一個(gè)大量耗熱的過程，目前烤煙生產(chǎn)上推廣的密集烤房烘烤設(shè)備普遍采用燃煤供熱，熱利用率低，煤耗量高，通常1 kg干煙葉煤耗量1.5～2.5 kg標(biāo)煤，而理論上的耗煤量為0.8 kg，也有研究分析指出，在密集烘烤中，火爐的熱效率為64.95%，烤房熱效率僅為36.08%，總的熱損失達(dá)63.92%，能量浪費(fèi)驚人[1-3]。

愈演愈烈的世界范圍能源危機(jī)以及不斷上升的能源價(jià)格，使得生產(chǎn)烤煙的成本不斷增加，使烤煙生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重影響。在此背景下研究烤煙烘烤節(jié)能技術(shù)，提高能源利用效率，尋找烤煙烘烤能源替代途徑，降低烤煙生產(chǎn)成本成為烤煙烘烤研究的一個(gè)重要課題。目前，此方面的研究主要集中在烘烤設(shè)備、烘烤工藝以及新型能源烘烤燃料開發(fā)等方面，其中新型能源烘烤燃料中的生物質(zhì)能源因其本身可再生性、低CO2排放、幾乎不排放SO2、廣泛分布性、使用形式多樣、生物質(zhì)燃料總量豐富等特點(diǎn)成為當(dāng)下研究的一個(gè)熱點(diǎn)，有望成為烤煙烘烤傳統(tǒng)能源的有效替代品[4-5]。

1 生物質(zhì)能源概述

生物質(zhì)能源是植物通過光合作用將太陽(yáng)能儲(chǔ)藏在有機(jī)物中的一種可再生能源。每年全球積累的生物質(zhì)總量達(dá)1 730億t，蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于目前全球總能耗的10～20倍[6]。據(jù)報(bào)道，生物質(zhì)能已上升為僅次于化石能源煤、石油和天然氣之后的第4位能源，占世界一次能源消耗的14%[7]。與傳統(tǒng)直接燃燒方式相比，現(xiàn)代生物質(zhì)能源的利用更多的是借助熱化學(xué)、生物化學(xué)等手段，通過一系列先進(jìn)的轉(zhuǎn)換技術(shù)，生產(chǎn)出固、液、氣等高品位能源來代替化石燃料，為人類生產(chǎn)、生活提供電力、燃?xì)?、熱能等終端能源產(chǎn)品[8]。在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面的研究發(fā)現(xiàn)，提供相同能量，煤的S和NOx排放量分別是秸稈的7.00倍和1.15倍，用1萬t秸稈替代煤炭能量，煙塵排放將減少100 t[9]。生物質(zhì)能源作為一種可再生的低碳能源，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，它的開發(fā)利用對(duì)于建立可持續(xù)能源系統(tǒng)、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重大意義。

2 生物質(zhì)能源在烤煙烘烤上的應(yīng)用研究

我國(guó)擁有居世界首位的生物質(zhì)能源產(chǎn)量，年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈、谷殼等總量約14億t，如開發(fā)用于燃燒，可折合7億t標(biāo)準(zhǔn)煤[10]。以安徽省為例，每年農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量5 000萬t左右，如果能開發(fā)利用其中的1/3轉(zhuǎn)化為燃料，即可消耗秸稈1 700萬t，約相當(dāng)于建立2座年產(chǎn)500萬t的大型煤礦[11]。目前，烤煙烘烤上研究應(yīng)用的生物質(zhì)多為農(nóng)作物秸稈，應(yīng)用方式主要有生物質(zhì)型煤、生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)壓塊等，應(yīng)用效果較為理想。

2.1 應(yīng)用方式

2.1.1 生物質(zhì)型煤。生物質(zhì)型煤是指在破碎成一定粒度的煤中加入一定比例的秸稈等可燃生物質(zhì)和添加劑后由高壓成型機(jī)壓制成型的潔凈能源產(chǎn)品。其充分利用煤和生物質(zhì)各自的優(yōu)勢(shì)，具有節(jié)煤和生物質(zhì)代煤的雙重作用，與原煤燃燒相比，生物質(zhì)型煤是提高燃燒效率和減少污染的有效方法之一，目前已進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)階段[12]。

孫劍鋒等[13]利用煤和廢棄的植物莖桿生產(chǎn)出與烘烤設(shè)備外形、尺寸大小相配套的生物質(zhì)型煤。其在使用過程中容易實(shí)現(xiàn)配風(fēng)的精準(zhǔn)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與密集烤房控制系統(tǒng)的配套，且生物質(zhì)型煤在燃燒過程中著火大小容易控制，生火及升降溫速率均較快，能更好地滿足烤煙烘烤工藝的需求。向金友等[14]研究秸稈與煤不同配方壓塊燃料在烤煙烘烤中的應(yīng)用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)80%秸稈+20%煤混合壓塊代煤烤煙完全可行。

2.1.2 秸稈煤。秸稈煤是一種新型蜂窩煤燃料，沒有煤的加入，以青蒿、煙、玉米等農(nóng)作物秸稈以及廢棄的樹木枯枝、雜草、鋸末、稻殼等生物秸稈為原料，不需粉碎，在厭氧條件下碳化6～8 h，利用秸稈自然進(jìn)行分解形成生物質(zhì)碳，再加入黏土和其他粘合劑混合后形成。

郭保銀[15]研究發(fā)現(xiàn)各種秸稈碳化率平均約為50%，而通過加配方后，常規(guī)秸稈等材料2 t可生產(chǎn)2 t秸稈煤，其秸稈煤代替煤炭烤煙的技術(shù)研究結(jié)果表明秸稈煤易點(diǎn)火、燃燒效果好、升溫快而且無黑煙和異味，滿足烤煙工藝要求，其代替煤炭及其制品在密集烤房中應(yīng)用是可行的，可以進(jìn)行大范圍示范。

2.1.3 生物質(zhì)氣化。生物質(zhì)氣化是采用生物質(zhì)氣化發(fā)生裝置將生物質(zhì)原料在厭氧狀態(tài)下燃燒轉(zhuǎn)化為由氫氣、一氧化碳、甲烷等組成的可燃?xì)怏w。生物質(zhì)氣化方式在烤煙烘烤中的應(yīng)用相對(duì)較多，生物質(zhì)氣化烤煙系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)相對(duì)成熟。楊世關(guān)等[16]研究設(shè)計(jì)了一套新型烤煙設(shè)備，主要是以生物質(zhì)燃?xì)鉃槟茉?，將間接換熱與直接換熱緊密結(jié)合，該系統(tǒng)的能源利用率及煙葉品質(zhì)都較傳統(tǒng)間接換熱式烤房有顯著提高。飛鴻等[17]以廢棄煙桿、煙梗以及各類農(nóng)作物秸稈為原料采用生物質(zhì)氣化發(fā)生裝置通過燃?xì)獍l(fā)生爐進(jìn)行厭氧燃燒使其熱解出可燃?xì)怏w，經(jīng)管網(wǎng)送往各烤房實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制烘烤煙葉。

2.1.4 生物質(zhì)壓塊。在壓強(qiáng)為50～200 Mpa、溫度為150～300 ℃、或不加熱或不加黏結(jié)劑的條件下，先將木材加工剩余物及各種農(nóng)作物秸稈等粉碎成一定粒度，再壓縮成塊狀、棒狀、粒狀等具有一定密實(shí)度的成型物[18]，故又稱為生物質(zhì)固體成型燃料。目前，此燃料在烤煙烘烤中的應(yīng)用研究較為廣泛。

張聰輝等[19]研究不同清潔能源對(duì)烤后煙的化學(xué)成分、質(zhì)量感官以及經(jīng)濟(jì)效益的影響，其中生物質(zhì)燃料為2012年煙桿壓塊能有效降低烘烤成本，提高烘烤效益，替代煤炭為主要烘烤燃料有較大的潛力。王漢文等[20]用稻殼和玉米秸稈壓塊成燃料進(jìn)行試驗(yàn)，將其放在AH密集烤房進(jìn)行燃燒，能降低烤煙生產(chǎn)成本、滿足烘烤的工藝要求、改善煙葉內(nèi)在品質(zhì)。王文杰等[10]以花生殼為原料加工的生物質(zhì)壓塊為供試燃料，研發(fā)了配套的生物質(zhì)壓塊燃燒爐，研究生物質(zhì)能源在烤煙烘烤中的應(yīng)用效果，生物質(zhì)壓塊及燃燒爐不僅能替代以煤炭為燃料的普通立式爐用于煙葉烘烤，而且能夠顯著降低煙葉烘烤成本、提高煙葉烘烤質(zhì)量。倪克平等[21]研究生物質(zhì)壓塊燃料在煙葉烘烤中的應(yīng)用效果，其中生物質(zhì)壓塊燃料是以木材加工的鋸末為主原料，添加輔助化工原料后，用攪拌機(jī)攪拌成均勻的混合原料，將混合原料通過壓塊成型機(jī)壓制成直徑為2 cm的圓餅，配備自動(dòng)添加燃料的整套專用燃燒爐，研究結(jié)果表明：生物質(zhì)壓塊用于煙葉烘烤可以充分調(diào)控烤煙烘烤工藝，降低烘烤成本，節(jié)能減耗，提高烤后煙葉品質(zhì)。譚方利等[22]關(guān)于生物質(zhì)壓塊燃料以及煤炭燃料在烤煙烘烤中的應(yīng)用效果對(duì)比研究表明生物質(zhì)壓塊用于烤煙烘烤是可行的，但對(duì)于燃料添加技術(shù)要求較高。

2.2 應(yīng)用效果

生物質(zhì)能源在烤煙烘烤中的不同應(yīng)用形式對(duì)烘烤效果的影響均較好，節(jié)能減排的同時(shí)有利于提高烤后煙葉的質(zhì)量。與原煤相比使用生物質(zhì)型煤烘烤煙葉，生產(chǎn)1 kg干煙可節(jié)約用煤約0.15 kg，每爐煙葉可節(jié)約用煤50 kg以上，節(jié)能效果顯著，而且生物質(zhì)型煤中煤矸石含量為零[13]。使用秸稈煤烤煙對(duì)烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)成分無不良影響，而且能夠降低上部葉煙堿含量，提高上部煙葉還原糖含量，氮堿比更加協(xié)調(diào)，香氣量充足，香氣質(zhì)好，余味明顯改善，雜氣減輕，刺激性減少，評(píng)吸結(jié)果較好，有利于提高煙葉內(nèi)在品質(zhì)[15]。飛鴻等[17]的研究中生物質(zhì)氣化烘烤與傳統(tǒng)的燃煤烘烤相比，煙葉的內(nèi)在品質(zhì)得到一定的改善。感官評(píng)吸結(jié)果表現(xiàn)為生物質(zhì)氣化烘烤的煙葉其雜氣、香氣質(zhì)、干凈度均優(yōu)于煤炭燃料烘烤的煙葉，而且回味、勁頭、濕潤(rùn)上也表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。采用秸稈壓塊燃料烘烤，能降低煙葉中含氮化合物含量，提高煙葉中總糖、還原糖，有利于改善煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性[20]。譚方利等[22]的研究中生物質(zhì)壓塊燃料與煤炭相比烤后煙葉上等煙比例提高了2.3個(gè)百分點(diǎn)，青黃煙、微帶青煙、雜色煙比例分別下降了0.99、0.81、1.53 個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 應(yīng)用成本

由于烤煙烘烤中應(yīng)用的生物質(zhì)原料主要是廢棄的秸稈，來源廣泛、價(jià)格低廉，因此利用生物質(zhì)能源燃料降低烤煙烘烤成本效果顯著。生物質(zhì)型煤的應(yīng)用加上固硫劑、粘合劑以及加工成本，比同等發(fā)熱量的原煤成本低100元/t左右[13]。秸稈煤在酉陽(yáng)縣烤煙烘烤上的應(yīng)用，按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)水平以及市場(chǎng)煤炭?jī)r(jià)格計(jì)算，烘烤煙葉1 875 kg/hm2，使用秸稈煤烤煙可降低成本約750元/hm2，以此測(cè)算，若在該縣進(jìn)行推廣應(yīng)用，每年可節(jié)約煤炭1.8萬t，全縣煙農(nóng)增收480萬元[15]。飛鴻等[17]利用生物質(zhì)烘烤煙葉的研究中采用的生物質(zhì)氣化發(fā)生裝置上料系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)均為自動(dòng)化系統(tǒng)，烤房數(shù)量增加到100炕也只需要2人控制，自動(dòng)化程度高，在大規(guī)模烘烤中將大大降低勞動(dòng)成本。生物秸稈壓塊在烤煙烘烤中的應(yīng)用成本以安徽省為例，生產(chǎn)干煙葉2 062.5 kg/hm2（1 875～2 250 kg/hm2），需煤炭275 kg（以500元/t計(jì)），計(jì)2 062.5元/hm2；需秸稈壓塊206.25 kg（以400元/t計(jì)），計(jì)1 237.5元/hm2，降低成本825元/hm2[20]。譚方利等[22]的研究中應(yīng)用生物質(zhì)壓塊燃料與煤炭燃料相比1 kg干煙成本降低0.1元。

3 結(jié)語(yǔ)

烤煙烘烤大量耗熱且熱能利用率低，傳統(tǒng)燃料煤炭在烤煙烘烤中的應(yīng)用帶來環(huán)境污染的同時(shí)，由于燃料資源的緊缺烘烤成本不斷增加。把我國(guó)豐富的生物質(zhì)能源應(yīng)用在烤煙烘烤中既能充分利用資源同時(shí)也有望解決烤煙烘烤面臨的問題。

生物質(zhì)能源在烤煙烘烤中的應(yīng)用研究表明其可以代替煤炭燃料，而且具有清潔、能提高烤煙品質(zhì)、降低烘烤成本的優(yōu)點(diǎn)。生物質(zhì)能源在烤煙烘烤中的不同應(yīng)用形式中生物質(zhì)型煤的原料中只是減少了煤的用量加入部分生物質(zhì)，秸稈煤加工過程中的厭氧條件碳化工藝相對(duì)復(fù)雜，而生物質(zhì)氣化裝置包括氣化爐、儲(chǔ)氣罐等，與烤房配合烘烤專用設(shè)備復(fù)雜，建成后更適合大規(guī)模烘烤。其中生物質(zhì)壓塊研究相對(duì)較多，工藝較成熟簡(jiǎn)便。生物質(zhì)壓塊加工生產(chǎn)線及配套設(shè)備的開發(fā)研究中早在2010年姚宗路等[23]針對(duì)生物質(zhì)壓塊過程中存在的系統(tǒng)配合協(xié)調(diào)能力差以及生產(chǎn)率低等問題研發(fā)設(shè)計(jì)了有強(qiáng)制喂料系統(tǒng)的成型機(jī)以及配套設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化大規(guī)模的生物質(zhì)壓塊生產(chǎn)。生物質(zhì)壓塊方式制成的生物質(zhì)原料可以直接應(yīng)用于烤煙烘烤，基本上不需要對(duì)烤房、烤爐等進(jìn)行改造，應(yīng)用方便。生物質(zhì)能源的利用形式中生物質(zhì)發(fā)電是我國(guó)目前對(duì)生物質(zhì)能源應(yīng)用最為廣泛和普通的方式，但其在烤煙烘烤中的應(yīng)用研究相對(duì)較少，是以后生物質(zhì)能源在烤煙烘烤中的應(yīng)用研究的一個(gè)方向[24-25]。當(dāng)下的研究表明，烤煙烘烤中的傳統(tǒng)燃料煤炭可以用生物質(zhì)壓塊代替，應(yīng)用效果較好且成本低，可以在烤煙生產(chǎn)上進(jìn)行示范推廣。

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第4篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

循環(huán)制氫和利用生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制氫等, 不僅對(duì)各項(xiàng)技術(shù)的基本原理做了介紹, 也對(duì)相應(yīng)

的環(huán)境, 經(jīng)濟(jì) 和安全問題做了探討. 對(duì)可再生氫能系統(tǒng)在香港的應(yīng)用前景做了展望.

關(guān)鍵詞: 可再生能源, 氫能, 電解水, 光伏電池, 太陽(yáng)能熱化學(xué)循環(huán), 生物質(zhì)

引言

技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人口的增長(zhǎng), 使得人們對(duì)能源的需求越來越大. 目前以石

油, 煤為代表的化石燃料仍然是能源的主要來源. 一方面, 化石燃料的使用帶來了嚴(yán)

重的環(huán)境污染, 大量的co2, so2, nox氣體以及其他污染物, 導(dǎo)致了溫室效應(yīng)的產(chǎn)生和

酸雨的形成. 另一方面, 由于化石燃料的不可再生性和有限的儲(chǔ)量, 日益增長(zhǎng)的能源

需求帶來了嚴(yán)重的能源危機(jī). 據(jù)估計(jì), 按照目前的消耗量, 石油僅僅能維持不到50年,

而煤也只能維持200年. kazim 和 veziroglu (2001)[1]指出, 做為主要石油輸出國(guó)的阿拉

伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó), 將在2015年無法滿足石油的需求. abdallah 等人(1999)[2]則宣布, 埃

及的化石燃料資源, 在未來的20年內(nèi)就會(huì)耗盡! 而作為能源需求大國(guó)的

盡管電解水制氫具有很高的效率, 由于昂貴的價(jià)格, 仍然很難大規(guī)模使用. 目前

三種電解槽的成本分別為: 堿性電解槽us$400-600/kw, pem電解槽約us$2000/kw, 固體

氧化物電解槽約us$1000-1500/kw. 當(dāng)光伏電池和電解水技術(shù)聯(lián)合制氫時(shí), 制氫成本將

達(dá)到約us$41.8/gj(us$5/kg), 而當(dāng)風(fēng)力發(fā)電和電解水技術(shù)聯(lián)合制氫時(shí), 制氫成本約為

us$20.2/gj (us$2.43/kg) [20].

2. 太陽(yáng)能熱化學(xué)循環(huán)制氫

太陽(yáng)能熱化學(xué)循環(huán)是另一種利用太陽(yáng)能制取氫燃料的可行技術(shù). 首先, 由太陽(yáng)能

聚光集熱器收集和匯聚太陽(yáng)光以產(chǎn)生高溫. 然后由這些高溫推動(dòng)產(chǎn)氫的化學(xué)反映以制

取氫氣. 目前國(guó)內(nèi)外廣泛研究的熱化學(xué)制氫反應(yīng)有: (1) 水的熱分解(thermolysis);

(2) h2s的熱分解和(3) 熱化學(xué)循環(huán)水分解.

2.1. 水的熱分解制氫

由太陽(yáng)能聚光器產(chǎn)生的高溫可以用于對(duì)水進(jìn)行加熱, 直接分解而產(chǎn)生氫氣和氧氣.

反應(yīng)式如(4)

2h2o 2h2 + o2 (4)

在這個(gè)反應(yīng)中, 水的分解率隨溫度的升高而增大. 在壓力為0.05bar, 溫度為2500k時(shí),

水蒸汽的分解率可以達(dá)到25%, 而當(dāng)溫度達(dá)到2800k時(shí), 則水蒸汽的分解率可達(dá)55%. 可

見提高反應(yīng)溫度, 可以有效產(chǎn)氫量. 然而, 反應(yīng)所需的高溫也帶來了一系列的問題 .

由于溫度極高, 給反應(yīng)裝置材料的選擇帶來了很大限制. 適合的材料必須在2000k以上

的高溫具有很好的機(jī)械和熱穩(wěn)定性. zirconia由于其熔點(diǎn)高達(dá)3043k而成為近年來在水

的熱分解反應(yīng)中廣泛使用的材料 [21,22]. 其他可選的材料及其熔點(diǎn)見表2.

表2. 作為熱化學(xué)反應(yīng)裝置備選材料及其熔點(diǎn) [22]

table 2 some materials and their melting points [22]

oxides t oc carbides t oc

zro2 2715 b4c 2450

mgo 2800 tic 3400-3500

hfo2 2810 hfc 4160

tho2 3050 hbn 3000 (decomposition)

另一個(gè)問題就是氫和氧的分離問題. 由于該反應(yīng)可逆, 高溫下氫和氧可能會(huì)重新結(jié)合

生成水, 甚至發(fā)生爆炸. 常用的分離方法是通過對(duì)生成的混合氣體進(jìn)行快速冷卻(fast

quenching),再通過pd或pd-ag合金薄膜將氫和氧分離. 這種方法將會(huì)導(dǎo)致大量的能量

損失. 近幾年有研究人員采用微孔膜(microporous membrane)分離也取得一些成功

[22,23], 使得直接熱分解水制氫研究又重新受到廣泛關(guān)注.

2.2. h2s的熱分解

h2s是化學(xué) 工業(yè) 廣泛存在的副產(chǎn)品. 由于其強(qiáng)烈的毒性, 在工業(yè)中往往都要采用

claus process將其去除, 見式(5)

2h2s + o2 2h2o + s2 (5)

這個(gè)過程成本昂貴, 還將氫和氧和結(jié)合生成水和廢熱, 從而浪費(fèi)了能源. 對(duì)h2s的直接

熱分解可以將有毒氣體轉(zhuǎn)化為有用的氫能源, 變廢為寶, 一舉兩得. h2s的熱分解制氫反

應(yīng)式見(6)

2h2s 2h2 + s2 (6)

該反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率受溫度和壓力的影響 . 溫度越高, 壓力越低, 越有利h2s的分解. 據(jù)報(bào)

道, 在溫度1200k,壓力1 bar時(shí), h2s的轉(zhuǎn)化率為14%, 而當(dāng)溫度為1800k, 壓力為0.33bar

時(shí), 轉(zhuǎn)化率可達(dá)70% [24]. 由于反應(yīng)在1000k以上的高溫進(jìn)行, 硫單質(zhì)呈氣態(tài), 需要與氫

氣進(jìn)行有效的分離. 氫與硫的分離往往通過快速冷卻使硫單質(zhì)以固態(tài)形式析出. 同樣,

這種方法也會(huì)導(dǎo)致大量的能量損失.

2.3. 熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫

水的直接熱分解制氫具有反應(yīng)溫度要求極高, 氫氣分離困難, 以及由快速冷卻帶

來的效率降低等缺點(diǎn). 而在水的熱化學(xué)分解過程中, 氧氣和氫氣分別在不同的反應(yīng)階

段產(chǎn)生, 因而跨過了氫氣分離這一步. 并且, 由于引入了金屬和對(duì)應(yīng)的金屬氧化物,

還大大降低了反應(yīng)溫度. 當(dāng)對(duì)于水直接熱分解的2500k, 水的熱化學(xué)循環(huán)反應(yīng)溫度只有

1000k左右, 也大大減輕了對(duì)反應(yīng)器材料的限制. 典型的2步熱化學(xué)循環(huán)反應(yīng)式見

(7)-(10).

2 y x o

y xm o m + (7)

2 y x 2 yh o m o yh xm + + (8)

或者 2 o o m o m y x y x + ′ ′ (9)

2 y x 2 y x h o m o h o m + + ′ ′ (10)

其中m 為金屬單質(zhì), mxoy 或1 1 y x o m 則分別為相應(yīng)的金屬氧化物. 適合用做水的熱化學(xué)

循環(huán)反應(yīng)的金屬氧化物有tio2, zno, fe3o4, mgo, al2o3, 和 sio2等. zno/zn 反應(yīng)溫度較

低, 在近幾年研究較多 [24-29]. fe3o4/feo 是另一對(duì)廣泛用于熱化學(xué)分解水制氫的金屬

氧化物. 該循環(huán)中, fe3o4 首先在1875k 的高溫下被還原生成feo 和 o2, 然后, 在573k

的溫度下, feo 被水蒸汽氧化, 生成fe3o4 和 h2. 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn), 用mn, mg, 或co 代替

部分fe3o4 而形成的氧化物(fe1-xmx)3o4 可以進(jìn)一步降低反應(yīng)溫度 [4], 因而更具發(fā)展

前景.

除了以上所述2 步水分解循環(huán)外, 3 步和4 步循環(huán)分解水也是有效的制氫方式.

is(iodine/sulfur)循環(huán)是典型的3 步水分解循環(huán), 該循環(huán)的反應(yīng)式見(11)-(13):

4 2 x 2 2 2 so h hi 2 o h 2 so xi + + + at 293-373k (11)

2 2 i h hi 2 + at 473-973k (12)

2 2 2 4 2 o

1 so o h so h + + at 1073-1173k (13)

在is 循環(huán)中,影響制氫的主要因素就是單質(zhì)硫或硫化氫氣體的產(chǎn)生等副反應(yīng)的發(fā)生. 為

盡量避免副反應(yīng)的發(fā)生, x 的值往往設(shè)置在4.41 到11.99 之間[30]. ut-3 則是典型的

4 步循環(huán)[31]. 其反應(yīng)式見(14) - (17):

2 2 2 o

1 cabr br cao + + at 845 k (14)

hbr 2 cao o h cabr 2 2 + + at 1,033 k (15)

2 2 2 4 3 br o h 4 febr 3 hbr 8 o fe + + + at 493 k (16)

2 4 3 2 2 h hbr 6 o fe o h 4 febr 3 + + + at 833 k (17)

熱化學(xué)循環(huán)分解水雖然跨過了分離氫和氧這一步, 但在2 步循環(huán)中, 生成的金屬在

高溫下為氣態(tài)并且會(huì)和氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)而重新生成金屬氧化物, 因此, 需要將

金屬單質(zhì)從產(chǎn)物混合物中分離出來. 金屬單質(zhì)的分離一般采用快速冷卻使金屬很快凝

固從而實(shí)現(xiàn)分離. 同樣, 在3 步循環(huán)中, 氫和碘也需要及時(shí)的分離. 采用的分離技術(shù)都

類似.

2.4. 熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫的現(xiàn)狀

熱化學(xué)循環(huán)制氫在歐洲研究較多, 但由于產(chǎn)物的分離一直是一個(gè)比較棘手的問題,

能量損失比較大, 此種制氫方法還沒有進(jìn)入商業(yè)化的階段. 在swiss federal institute of

technology zurich,對(duì)zno/zn 循環(huán)制氫研究已經(jīng)比較深入. 他們的研究目前主要集中在

產(chǎn)物的分離以及分解水反應(yīng)的機(jī)理方面 [32]. swiss federal office 則已經(jīng)啟動(dòng)了一個(gè)

“solzinc”的計(jì)劃, 通過zno/zn 循環(huán)制取氫氣以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的儲(chǔ)存. 目前正在進(jìn)行

反應(yīng)器的設(shè)計(jì), 將于2004 年夏季進(jìn)行測(cè)試[33].

2.5.太陽(yáng)能熱化學(xué)循環(huán)制氫的環(huán)境, 經(jīng)濟(jì) 和安全問題

太陽(yáng)能熱化學(xué)循環(huán)采用太陽(yáng)能聚光器聚集太陽(yáng)能以產(chǎn)生高溫, 推動(dòng)熱化學(xué)反應(yīng)的

進(jìn)行. 在整個(gè)生命周期過程中, 聚光器的制造, 最終遺棄, 熱化學(xué)反應(yīng)器的加工和最

終的廢物遺棄以及金屬,金屬氧化物的使用都會(huì)帶來一定的環(huán)境污染. 其具體的污染量

需要進(jìn)行詳細(xì)的生命周期評(píng)價(jià)(lca)研究. 此外, 在h2s 的分解中, 以及在is 循環(huán)和

ut-3 循環(huán)中, 都使用了強(qiáng)烈腐蝕性或毒性的物質(zhì), 比如h2s, h2so4. 這些物質(zhì)的泄漏

和最終的處理會(huì)帶來環(huán)境的污染和危險(xiǎn), 需要在設(shè)計(jì)和操作過程中加以考慮. 另外, 由

于反應(yīng)都是在高溫下進(jìn)行, 氫和氧的重新結(jié)合在反應(yīng)器中有引起爆炸的危險(xiǎn), 需要小

心處理.

由于熱化學(xué)循環(huán)制氫尚未商業(yè)化, 相關(guān)的經(jīng)濟(jì)信息都是基于估算. steinfeld

(2002)[29]經(jīng)過估算指出, 對(duì)于一個(gè)大型的熱化學(xué)制氫工廠(90mw), 制的氫氣的成本為

大約us$4.33-5/kg. 相比之下, 由太陽(yáng)能熱電 – 電解水系統(tǒng)制取氫氣的成本則約為

us$6.67/kg, 而通過大規(guī)模天然氣重整制氫的成本約為us$1.267/kg [20]. 可見太陽(yáng)能熱

化學(xué)循環(huán)制氫和天然氣重整制氫相比雖然沒有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì), 但和其他可再生制氫技術(shù)相

比則在經(jīng)濟(jì)性方面優(yōu)于太陽(yáng)熱電-電解水和光伏-電解水技術(shù).

3. 利用生物質(zhì)制氫

生物質(zhì)作為能源, 其含氮量和含硫量都比較低, 灰分份額也很小, 并且由于其生

長(zhǎng)過程吸收co2, 使得整個(gè)循環(huán)的co2 排放量幾乎為零. 目前對(duì)于生物質(zhì)的利用, 尤其

在發(fā)展

熱裂解得到的產(chǎn)物中含氫和其他碳?xì)浠衔? 可以通過重整和水氣置換反應(yīng)以得

到和提高氫的產(chǎn)量. 如下式所示:

合成氣 + h2o h2 + co (18)

co + h2o co2 + h2 (19)

利用生物質(zhì)熱裂解聯(lián)同重整和水氣置換反應(yīng)制氫具有良好的經(jīng)濟(jì) 性, 尤其是當(dāng)反

應(yīng)物為各種廢棄物時(shí), 既為人類提供了能量, 又解決了廢棄物的處理問題 , 并且技術(shù)

上也日益成熟, 逐漸向大規(guī)模方向發(fā)展 . danz (2003 年)[39]估算了通過生物質(zhì)熱裂解制

氫的成本約為us$3.8/kg h2 (因氫的熱值為120mj/kg, 這相當(dāng)于us$31.1/gj), 這和石

油燃油的價(jià)錢us$4-6/gj 相比還沒有任何優(yōu)勢(shì), 但carlo 等[40]指出, 當(dāng)熱裂解制氫的規(guī)

模達(dá)到400mw 時(shí), 氫的成本會(huì)大大降低, 達(dá)到us$5.1/gj. 可見實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的利用生物

質(zhì)制氫, 將會(huì)是非常有潛力的發(fā)展方向.

3.2. 生物質(zhì)氣化制氫

生物質(zhì)氣化是在高溫下(約600-800oc)下對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行加熱并部分氧化的熱化學(xué)過

程. 氣化和熱裂解的區(qū)別就在于裂解決是在無氧條件下進(jìn)行的, 而氣化是在有氧條件

下對(duì)生物質(zhì)的部分氧化過程. 首先, 生物質(zhì)顆粒通過部分氧化生成氣體產(chǎn)物和木碳,

然后, 在高溫蒸汽下, 木碳被還原, 生成co, h2, ch4, co2 以及其他碳?xì)浠衔?

對(duì)于生物質(zhì)氣化技術(shù), 最大的問題就在于焦油含量. 焦油含量過高, 不僅影響氣化

產(chǎn)物的質(zhì)量, 還容易阻塞和粘住氣化設(shè)備, 嚴(yán)重影響氣化系統(tǒng)的可靠性和安全性. 目前

處理焦油主要有三種方法 . 一是選擇適當(dāng)?shù)牟僮鲄?shù), 二是選用催化劑加速焦油的分解,

三是對(duì)氣化爐進(jìn)行改造. 其中, 溫度, 停留時(shí)間等對(duì)焦油分解有很重要的作用. milne ta

(1998 年)[41]指出, 在溫度高于1000oc 時(shí), 氣體中的焦油能被有效分解, 使產(chǎn)出物中的

焦油含量大大減小. 此外, 在氣化爐中使用一些添加劑如白云石, 橄欖石以及使用催化

劑如ni-ca 等都可以提高焦油的分解, 降低焦油給氣化爐帶來的危害[42,43]. 此外, 設(shè)

計(jì)新的氣化爐也對(duì)焦油的減少起著很重要的作用. 遼寧省能源研究所研制的下吸式固定

床生物質(zhì)氣化爐, 在其喉部采用特殊結(jié)構(gòu)形式的噴嘴設(shè)計(jì), 在反應(yīng)區(qū)形成高溫旋風(fēng)動(dòng)力

場(chǎng), 保證了焦油含量低于2g/m3.

由氣化所得產(chǎn)物經(jīng)過重整和水氣置換反應(yīng), 即可得到氫, 這與處理熱裂解產(chǎn)物類似.

通過生物質(zhì)氣化技術(shù)制氫也具有非常誘人的經(jīng)濟(jì)性. david a.bowen 等人(2003)[44]比較

了生物質(zhì)氣化制氫和天然氣重整制氫的經(jīng)濟(jì)性, 見圖2. 由圖可見, 利用甘蔗渣作為原

料, 在供料量為每天2000 噸的情況下, 所產(chǎn)氫氣的成本為us$7.76/gj, 而在這個(gè)供料量

下使用柳枝稷(switchgrass)為原料制得的氫氣成本為us$6.67/gj, 這和使用天然氣重整

制氫的成本us$5.85-7.46/gj 相比, 也是具有一定競(jìng)爭(zhēng)力的. 如果將環(huán)境因素考慮進(jìn)去,

由于天然氣不可再生, 且會(huì)產(chǎn)生co2, 而生物質(zhì)是可再生資源, 整個(gè)循環(huán)過程由于光合

作用吸收co2 而使co2 的排放量幾乎為0, 這樣, 利用生物質(zhì)制氫從經(jīng)濟(jì)上和環(huán)境上的

綜合考慮, 就已經(jīng)比天然氣重整更有優(yōu)勢(shì)了.

biomass feed to gasifier (tonnes/day)

hydrogen cost ($/gj)

500 1000 1500 2000

natural gas $3/gj

natural gas $4.5/gj

10.23

8.74

7.76

8.76

7.54

6.67

5.85

7.46

bagasse

switchgrass

圖2. 生物質(zhì)制氫與天然氣制氫經(jīng)濟(jì)性的比較

fig. 2. comparison of hydrogen cost between biomass

gasification and natural gas steam reforming

以上分析的利用生物質(zhì)高溫裂解和氣化制氫適用于含濕量較小的生物質(zhì), 含濕量高

于50%的生物質(zhì)可以通過光合細(xì)菌的厭氧消化和發(fā)酵作用制氫, 但目前還處于早期研究

階段, 效率也還比較低. 另一種處理濕度較大的生物質(zhì)的氣化方法是利用超臨界水的特

性氣化生物質(zhì), 從而制得氫氣.

3.3. 生物質(zhì)超臨界水氣化制氫

流體的臨界點(diǎn)在相圖上是氣-液共存曲線的終點(diǎn), 在該點(diǎn)氣相和液相之間的差別剛

好消失, 成為一均相體系. 水的臨界溫度是647k, 臨界壓力為22.1mpa, 當(dāng)水的溫度和

壓力超過臨界點(diǎn)是就被稱為超臨界水.在超臨界條件下, 水的性質(zhì)與常溫常壓下水的性

質(zhì)相比有很大的變化.

在超臨界狀態(tài)下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng), 通過控制壓力, 溫度以控制反應(yīng)環(huán)境, 具有增強(qiáng)

反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的溶解度, 提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率, 加快反應(yīng)速率等顯著優(yōu)點(diǎn), 近年來逐漸

得到各國(guó)研究者的重視 [45,46]. 在超臨界水中進(jìn)行生物質(zhì)的催化氣化, 生物質(zhì)的氣化

率可達(dá)100%, 氣體產(chǎn)物中氫的體積百分比含量甚至可以超過50%, 并且反應(yīng)不生成焦

油, 木碳等副產(chǎn)品, 不會(huì)造成二次污染, 具有良好的發(fā)展前景. 但由于在超臨界水氣中

所需溫度和壓力對(duì)設(shè)備要求比較高, 這方面的研究還停留在小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)研究階段. 我

國(guó)也只進(jìn)行了少量的研究, 比如西安交大多相流實(shí)驗(yàn)室就研究了以葡萄糖為模型組分在

超臨界水中氣化產(chǎn)氫, 得到了95%的氣化效率 [47]. 中科院山西煤炭化學(xué)研究所在間隙

式反應(yīng)器中以氧化鈣為催化劑的超臨界水中氣化松木鋸屑,得到了較好的氣化效果.

到目前為止, 超臨界水氣化的研究重點(diǎn)還是對(duì)不同生物質(zhì)在不同反應(yīng)條件下進(jìn)行實(shí)

驗(yàn)研究, 得到各種因素對(duì)氣化過程的影響. 表3 總結(jié) 了近幾年對(duì)生物質(zhì)超臨界水氣化制

氫的研究情況. 研究表明, 生物質(zhì)超臨界水氣化受生物質(zhì)原料種類, 溫度, 壓力, 催化劑,

停留時(shí)間, 以及反應(yīng)器形式的影響.

表3. 近年來關(guān)于生物質(zhì)超臨界水氣化制氫的研究

table 3

recent studies on hydrogen production by biomass gasification in supercritical water

conditions

feedstock gasifier type catalyst used temperature and

pressure

hydrogen yield references

glucose not known not used 600oc, 34.5mpa 0.56 mol h2/mol of feed

glucose not known activated carbon 600 oc, 34.5mpa 2.15 mol h2/mol of feed

glucose not known activated carbon 600 oc, 25.5mpa 1.74 mol h2/mol of feed

glucose not known activated carbon 550 oc, 25.5mpa 0.62 mol h2/mol of feed

glucose not known activated carbon 500 oc, 25.5mpa 0.46 mol h2/mol of feed

[48]

glycerol not known activated carbon 665 oc, 28mpa 48 vol%

glycerol/methanol not known activated carbon 720 oc, 28mpa 64 vol%

corn starch not known activated carbon 650 oc, 28mpa 48 vol%

sawdust/corn starch

mixture

not known activated carbon 690 oc, 28mpa 57 vol%

[49]

glucose

tubular reactor koh 600 oc, 25mpa 59.7 vol% (9.1mol

h2/mol glucose)

catechol tubular reactor koh 600 oc, 25mpa 61.5 vol% (10.6mol

h2/mol catechol)

sewage autoclave k2co3 450oc, 31.5-35mpa

47 vol%

[50]

glucose tubular reactor not used 600 oc, 25mpa 41.8 vol%

glucose tubular reactor not used 500 oc, 30mpa 32.9 vol%

glucose tubular reactor not used 550 oc, 30mpa 33.1 vol%

glucose tubular reactor not used 650 oc, 32.5mpa 40.8 vol%

glucose tubular reactor not used 650 oc, 30mpa 41.2 vol%

sawdust tubular reactor sodium

carboxymethylcellulose

(cmc)

650 oc, 22.5mpa 30.5 vol%

[47]

生物質(zhì)的主要成分是纖維素, 木質(zhì)素和半纖維素. 纖維素在水的臨界點(diǎn)附近可以快

速分解成一葡萄糖為主的液態(tài)產(chǎn)品, 而木質(zhì)素和半纖維素在34.5 mpa, 200-230oc 下可以

100%完全溶解, 其中90%會(huì)生成單糖. 將城市固體廢棄物去除無機(jī)物后可以形成基本穩(wěn)

定, 均一的原料, 與木質(zhì)生物質(zhì)很相似. 由表可見, 不同的生物質(zhì)原料, 其氣化效率和速

率也有所不同. 溫度對(duì)生物質(zhì)超臨界水中氣化的影響也是很顯著的. 隨著溫度的升高,

氣化效率增大. 壓力對(duì)于氣化的影響在臨界點(diǎn)附近比較明顯, 壓力遠(yuǎn)大于臨界點(diǎn)時(shí), 其

影響較小. 停留時(shí)間對(duì)氣化效率也有一定影響, 研究表明, 生物質(zhì)在超臨界水中氣化停

留時(shí)間與溫度相關(guān), 不同的溫度下有不同的一個(gè)最佳值. 使用催化劑能加快氣化反應(yīng)的

速率. 目前使用的催化劑主要有金屬類催化劑, 比如ru, rh, ni, 堿類催化劑, 比如koh,

k2co3, 以及碳類催化劑 [51,52]. 反應(yīng)器的選擇也會(huì)影響生物質(zhì)氣化過程, 目前的反應(yīng)

器可以分為間歇式和連續(xù)式反應(yīng)器. 其中間歇式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 對(duì)于淤泥等含固體的

體系有較強(qiáng)適應(yīng)性, 缺點(diǎn)是生物質(zhì)物料不易混合均勻, 不易均勻地達(dá)到超臨界水下所需

的壓力和溫度, 也不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn),. 連續(xù)式反應(yīng)器則可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn), 但反應(yīng)時(shí)間

短, 不易得到中間產(chǎn)物, 難以分析反應(yīng)進(jìn)行的情況, 因此今后需要進(jìn)行大量的研究, 研

制出更加有效的反應(yīng)器以及尋求不同生物質(zhì)在不同參數(shù)下的最佳氣化效果, 實(shí)現(xiàn)高效,

經(jīng)濟(jì) 的氣化過程.

4. 其他制氫技術(shù)

除熱化學(xué) 方法外, 生物質(zhì)還可以通過發(fā)酵的方式轉(zhuǎn)化為氫氣和其他產(chǎn)物. 此外,

微藻等水生生物質(zhì)能夠利用氫酶(hydrogenase)和氮酶(nitrogenase)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為

化學(xué)能-氫. 這些生物制氫技術(shù)具有良好的環(huán)境性和安全性, 但還處于早期的研究階段,

制氫基理還未透徹理解, 尚需大量的研究工作.

太陽(yáng)能半導(dǎo)體光催化反應(yīng)制氫也是目前廣泛研究的制氫技術(shù). tio2 及過渡金屬氧化

物, 層狀金屬化合物如k4nb6o17, k2la2ti3o10, sr2ta2o7 等, 以及能利用可見光的催化

材料如cds, cu-zns 等都經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)能夠在一定光照條件下催化分解水從而產(chǎn)生氫氣.

但由于很多半導(dǎo)體在光催化制氫的同時(shí)也會(huì)發(fā)生光溶作用, 并且目前的光催化制氫效

率太低, 距離大規(guī)模制氫還有很長(zhǎng)的路要走. 盡管如此, 光催化制氫研究仍然為我們

展開了一片良好的前景.

5. 制氫技術(shù) 總結(jié) 以及在香港的應(yīng)用前景

前面討論了利用可再生資源制取清潔燃料-氫的各項(xiàng)主要技術(shù). 這些技術(shù)的特點(diǎn),

經(jīng)濟(jì)性, 環(huán)境和安全方面的特點(diǎn)總結(jié)于表4.

表4. 利用可再生資源制氫技術(shù)比較

table 4. characteristics of candidate hydrogen production technologies

pv-electrolysis wind-electrolysis solar the rmochemical cycle biomass conversion

development

status

pv technology almost mature,

electrolysis mature,

some demonstrations of

pv-electrolysis system been done

wind system mature, electrolysis mature,

wind-electrolysis demonstration needed

r&d pyrolysis and gasification r&d, biological

processes at early r&d

efficiency pv efficiency:

first generation, 11-15%,

second generation, 6-8%

solar to hydrogen around 7%

36% from wind to hydrogen, assuming wind

to electricity efficiency of 40% and

electrolyzer 90%

29% for zn/zno cycles conversion ratio up to 100% can be

achieved for gasification, efficiency of

10% for biological processes

economic

consideration

hydrogen cost about us$40-53.73/gj

depends on the pv type, the size

hydrogen cost about us$20.2/gj,

corresponding to 7.3cents/kwh

us$0.13-0.15/kwh, equivalent to

us$36.1-41.67/gj

us$6.67-17.1/gj for thermochemical

conversion depends on biomass types,

capacity size, for biological processes,

remain to be demonstrated

environmental

consideration

almost no pollution emission during

operation, energy consumption

intensive during construction, disposal

of hazardous materials

no pollution during operation, construction

energy consumption intensive, some noise

during operation

emission of hydrogen sulfide, use and

disposal of metal oxide, reactors

whole cycle co2 neutral, some pollution

emission during the stage of constructing

reactors

safety

consideration

handling hazardous materials during

fabrication, short circuit and fire during

operation, but not significant

relatively safe, a little danger exist during

maintenance

operating at high temperature, risk of

explosion exists; leakage of hydrogen

sulfide

operating at high temperature, explosion

may occur

由表可見, 生物質(zhì)氣化技術(shù)和風(fēng)能-電解制氫技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)性. 對(duì)于環(huán)境的污染

以及危險(xiǎn)性也相對(duì)較小, 極具發(fā)展前景, 可以作為大規(guī)模制氫技術(shù). 而光伏-電解水技

術(shù)則目前還未顯示出經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì). 但由于太陽(yáng)能資源豐富, 在地球上分布廣泛, 如果光

伏電池的效率能進(jìn)一步提高, 成本能大幅降低, 則是未來很有潛力的制氫技術(shù). 太陽(yáng)

能熱化學(xué)循環(huán)也是可行的制氫技術(shù), 今后的發(fā)展方向是進(jìn)一步降低分解產(chǎn)物的能量損

耗以及發(fā)展更為經(jīng)濟(jì)的循環(huán).

香港地少人多, 沒有自己的煤, 石油, 天然氣, 也沒有大規(guī)模的農(nóng)業(yè), 所有能源

目前都依賴進(jìn)口. 但香港具有豐富的風(fēng)力資源和充足的太陽(yáng)能資源, 利用可再生資源

部分解決香港的能源問題是一條值得探討的思路.

香港總?cè)丝?81 萬, 總面積2757km2, 其中陸地面積1098 km2, 海洋面積1659 km2.

但香港絕大多數(shù)人口集中在港島, 九龍等面積較小的市區(qū), 而新界很多區(qū)域以及周邊

島嶼則人口較少. 由于香港地處北回歸線以南, 日照充足(13mj/m2/day), 風(fēng)力強(qiáng)勁

(>6m/s), 具有很大的發(fā)展可再生能源的潛力. 簡(jiǎn)單計(jì)算可知, 如果將香港所有陸地面

積安裝上效率為10%的光伏電池, 則年發(fā)電量可達(dá)144.7twh, 這相當(dāng)于香港1999 年電

消耗量35.5twh 的4 倍! 這說明發(fā)展光伏技術(shù)在香港有很大潛力. 考慮到香港市區(qū)人

口稠密, 可以考慮將光伏電池安裝在周邊島嶼發(fā)電, 通過電解槽制氫. 由于光伏-電解

水成本很高, 這一技術(shù)還難以大規(guī)模應(yīng)用, 如果光伏成本能大幅度降低, 則在香港發(fā)

展光伏制氫具有非常誘人的前景. 另外, li(2000)[53]進(jìn)行了在香港發(fā)展海上風(fēng)力發(fā)電

的可行性研究. 研究表明, 利用香港東部海域建立一個(gè)11 × 24 km 的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組, 可

以實(shí)現(xiàn)年發(fā)電2.1 twh, 這相當(dāng)于香港用于交通的能源的10%. 此外, 香港周邊島嶼,

如橫瀾島等, 平均風(fēng)力都在6.7 m/s 以上, 在這些島嶼發(fā)展大規(guī)模的風(fēng)力機(jī)組也是值得

進(jìn)一步探討的問題. 除此之外, 香港每年產(chǎn)生的大量有機(jī)垃圾, 也可以通過氣化或熱

解制氫. 這些技術(shù)在香港的成功應(yīng)用還需要更深入的研究, 本文不作深入探討.

6. 小結(jié)

本文綜述了目前利用可再生資源制氫的主要技術(shù), 介紹了其基本原理, 也涉及到

了各項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì) 性和環(huán)境以及安全方面的問題 . 對(duì)各項(xiàng)制氫技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析 ,

總結(jié) 出利用風(fēng)能發(fā)電再推動(dòng)電解水, 以及利用生物質(zhì)的熱化學(xué)制氫具有良好的經(jīng)濟(jì)性,

對(duì)環(huán)境的污染較小, 技術(shù)成熟, 可以作為大規(guī)模制氫的選擇. 利用光伏-電解水技術(shù)具

有誘人的發(fā)展前景, 但目前還未顯示出其經(jīng)濟(jì)性. 而太陽(yáng)能熱化學(xué)制氫則處于研究階

段, 還難以用于大規(guī)模制氫. 香港具有比較豐富的可再生資源, 利用風(fēng)力發(fā)電和有機(jī)

廢物制氫是可行的制氫技術(shù), 而光伏電池還需要大量研究以進(jìn)一步降低成本. 盡管還

有大量的研究和更深入的分析要做, 利用可再生資源制氫以同時(shí)解決污染和能源問題

已經(jīng)為我們展開了一個(gè)良好的前景.

致謝:

本文屬<可再生氫能在香港的應(yīng)用研究>項(xiàng)目, 該課題受香港中華電力公司(clp)及香港

特別行政區(qū)政府資助, 在此表示感謝!

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第5篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)；綜合利用；稻殼

生物質(zhì)是指有機(jī)物中除化石原料外的所有來源于動(dòng)、植物能再生的物質(zhì)，是一種理想的可再生的綠色資源，由于它的廣泛性、可再生性、清潔性而受到人們的關(guān)注。燃燒后產(chǎn)生的CO2能被植物循環(huán)利用，CO2的凈排放量為零，是典型的綠色可再生資源。

生物質(zhì)種類繁多，主要包括農(nóng)業(yè)廢棄物、林業(yè)廢棄物、動(dòng)物油脂、制糖業(yè)和造紙業(yè)蔗渣等工業(yè)廢棄物。稻殼是一種農(nóng)業(yè)秸稈，大量的稻殼在農(nóng)村或在糧米加工廠堆積如山，成了難以處理的廢棄物。因此，下面對(duì)生物質(zhì)的研究也是針對(duì)農(nóng)作物廢棄物稻殼為對(duì)象的。

稻殼是稻谷加工的主要副產(chǎn)品之一。我國(guó)每年擁有稻殼量在3.6億噸以上，是一種量大價(jià)廉的再生資源。稻殼所含木質(zhì)素和硅質(zhì)較高，所以它不易吸水，直接施放到田間作肥料不易腐爛。正是因?yàn)榈練け旧砭哂羞@一特性，所以限制了對(duì)它的開發(fā)利用。

本文主要從稻殼的各個(gè)組成部分分析其用途，使其變廢為寶，造福于社會(huì)。

1 稻殼的物理和化學(xué)性質(zhì)

稻殼表面粗糙、有細(xì)小毛刺、呈空心梭形狀，長(zhǎng)度一般在5 mm左右，寬約2.5mm～5mm，，厚不到0.5mm。

稻殼富含半纖維素、纖維素、木質(zhì)素、二氧化硅，其中脂肪、蛋白質(zhì)等含量極低。

2 稻殼的應(yīng)用

稻殼的氣化與應(yīng)用

（1）發(fā)酵成沼氣：稻殼在農(nóng)村的產(chǎn)量非常大，人們將稻殼堆放成山，大量的稻殼聚集在一起，經(jīng)過日曬、雨淋后，堆砌的稻殼內(nèi)部溫度上升，微生物迅速生長(zhǎng)，在無氧的環(huán)境下進(jìn)行發(fā)酵，而發(fā)酵的主要?dú)怏w就是甲烷，即沼氣。而沼氣的用途很多，如發(fā)電、供熱等。據(jù)資料報(bào)道，目前我國(guó)廣東省能源研究所在海南開發(fā)建成了1.2MW植物生物質(zhì)能氣化示范發(fā)電站，該電站是我國(guó)乃至整個(gè)亞洲最大的植物生物質(zhì)能氣化發(fā)電系統(tǒng)，其綜合技術(shù)參數(shù)及整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)水平均達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。從經(jīng)濟(jì)意義分析，該示范電站的建成，每年可增加產(chǎn)值（人民幣）約500萬元，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）稻殼直接燃燒發(fā)電：進(jìn)入稻殼煤氣發(fā)生爐的空氣預(yù)熱后與氧化層稻殼接觸燃燒，產(chǎn)生大量的熱能和CO2，CO2氣體在還原層與赤紅的稻殼反應(yīng)生成CO，同時(shí)CO與水蒸氣反應(yīng)分解出H2，在還原層中形成煤氣。這種利用稻殼產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過凈化后進(jìn)入燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)燃燒，產(chǎn)生的巨大熱能動(dòng)力帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。雖然以農(nóng)業(yè)廢棄物做燃料的發(fā)電廠，其投資比一般發(fā)電廠高，但發(fā)電成本低廉、燃料獲取容易，有助于解決發(fā)展中國(guó)家電力緊張的情況。例如廣東省建成了生物質(zhì)能氣化發(fā)電站；山東省推行“惠農(nóng)九九氣化爐”，利用稻殼轉(zhuǎn)化為為天然氣來為人們提供服務(wù)。

3 稻殼直接作為燃料

當(dāng)今，能源的來源主要是礦物燃料，而礦物燃料資源是有限的。21世紀(jì)，生物質(zhì)作為一種清潔燃料及可再生能源己受到各國(guó)的高度重視。稻殼燃燒熱值為12600～16800KJ/kg，每3kg的稻殼所產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于1kg的燃料油或1.5kg的煤所產(chǎn)生的熱量，我們可以利用稻殼燃燒所產(chǎn)生的熱能來發(fā)電、供熱。稻殼的堆積密度小，一般為100～140 kg/m3，如果通過壓縮成型制成燃料棒（塊），則能降低運(yùn)輸及貯存成本，方便使用，且大大地提高其燃燒效率。

4 飼料工業(yè)

稻殼所含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)很少，易受農(nóng)藥殘毒污染，不宜直接作為飼料。但如果經(jīng)過加工處理，使纖維軟化或酵解，就可制成粗飼料。甚至還要進(jìn)行進(jìn)一步加工處理，將其膨化處理。作為飼料效果較理想。

即使是粉碎后的稻殼粉直接喂飼畜禽，也不易消化吸收，但膨化后的稻殼按10%的比例添加到配合飼料中，畜禽消化率明顯提高，總消化率可達(dá)17%～20%，綜合指標(biāo)提高1倍以上。據(jù)日本飼料專家介紹，膨化后的稻殼按10%的比例添加到配合飼料中，奶牛產(chǎn)奶量可提高11%；豬日增重提高14%；雞產(chǎn)蛋率提高4.6%。

5 在建材方面的應(yīng)用

5.1 制水泥

稻殼煅燒后灰分中的二氧化硅與石灰化學(xué)反應(yīng)便可生成黑色稻殼灰水泥。如印度采用稻殼灰制作高標(biāo)號(hào)水泥；韓國(guó)利用稻殼燃燒時(shí)形成活性高的黑色炭粉后，與石灰化學(xué)反應(yīng)，便可生成黑色稻殼灰水泥，具有防潮、不結(jié)塊的特性。

5.2 制磚

稻殼內(nèi)含20%左右優(yōu)良的無定型硅石，是制磚的好原料。日本將稻殼類與水泥、樹脂混合均勻后、再經(jīng)過快速模壓制成磚塊，具有防火、防水及隔熱性能，其質(zhì)量輕，且不易破碎的特性。

5.3 制防水材料

印度是多雨水的國(guó)家，一科研所把稻殼灰配入瀝青鋪于屋頂防滲漏獲得成功，新材料可耐80℃高溫，防水性能優(yōu)異，有效使用壽命20年以上，現(xiàn)已批量生產(chǎn)。印度某科研所把稻殼灰配入瀝青鋪于屋頂防滲漏獲得成功。

6 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

6.1 無土育苗

浸透的稻殼可做苗床使用。在苗床播種后用粉碎的稻殼覆蓋，即可實(shí)現(xiàn)無土育苗，且無需封閉滅草。即使用篩過土覆蓋，也可達(dá)到節(jié)土育苗的效果。

6.2 土壤改良劑

稻殼灰是稻殼經(jīng)過炭化以后的產(chǎn)物，利用膨化后的稻殼灰容易吸水的特點(diǎn)，摻入少量尿素或碳氨；再加入石灰水作催化劑，使其自然發(fā)酵30天左右；待顏色變黑后，施撒到地里作為固體有機(jī)肥料使用，具有化肥不可比擬的改良土壤、肥田增產(chǎn)的功效。稻殼灰是一種很好的土壤改良劑，可保持土壤的疏松性和透氣性。

7 結(jié)論

綜上所述，稻殼的綜合利用的前景廣闊，在能源、工業(yè)、建材、農(nóng)業(yè)等方面經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。利用廉價(jià)的稻殼為原料，經(jīng)過一系列的加工和特殊的工藝處理，可制備多種附加產(chǎn)品。稻殼的綜合利用可以回收資源和能源，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，符合國(guó)家節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策。

生物質(zhì)資源種類繁多，范圍較廣，本文選擇我國(guó)豐富的農(nóng)業(yè)秸稈稻殼為例，對(duì)其利用現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，從一個(gè)側(cè)面論證了生物質(zhì)資源的優(yōu)勢(shì)與光明前景，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與提高，相信生物質(zhì)資源將會(huì)發(fā)揮更加重要的作用，對(duì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源安全等眾多方面產(chǎn)生重要的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂鵬梅，常杰，熊祖鴻等.生物質(zhì)在流化床中的空氣-水蒸氣氣化研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2003（4）.

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第6篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】等離子氣化；生活垃圾；處理

1.生活垃圾等離子氣化技術(shù)

生活垃圾等離子氣化技術(shù)由生物質(zhì)氣化技術(shù)結(jié)合“低溫”等離子體技術(shù)發(fā)展衍生而成，具有等離子體和氣化的優(yōu)點(diǎn)。等離子體技術(shù)將MSW中的有機(jī)物完全轉(zhuǎn)化為合成氣（主要為CO和H2），凈化后進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)發(fā)電；而無機(jī)物則可變成無害灰渣（玻璃體），可用來做建材[1]。

垃圾熱處理包括熱解、氣化和焚燒三種方式，而熱解與氣化均是由垃圾焚燒技術(shù)衍生而成，與焚燒的區(qū)別在于焚燒供氧量大于化學(xué)當(dāng)量，熱解與氣化供氧量均小于化學(xué)當(dāng)量，即垃圾的不完全燃燒。供氧量較小意味著燃燒空氣量少，對(duì)生活垃圾中小顆粒的淘析作用減弱，煙氣挾帶和揚(yáng)析顆粒減少，排煙中煙塵濃度降低。因此，熱解與氣化過程的煙塵濃度低于焚燒過程，有利于環(huán)境保護(hù)。此外，氣化產(chǎn)物外供，為生活垃圾熱能綜合利用提供了新方式。

1.1生活垃圾等離子氣化特點(diǎn)

利用生活垃圾自身熱量建立、穩(wěn)定獨(dú)立于焚燒的熱解與氣化過程，對(duì)生活垃圾的品質(zhì)指標(biāo)要求比較高。一般而言，含水量與含灰量較低，且熱值高于8300kJ/kg的生活垃圾才有可能用獨(dú)立的熱解和氣化方法處理。熱解與氣化的區(qū)別在于發(fā)生反應(yīng)的溫度不同，熱解溫度一般為200～400℃，而氣化溫度一般為600～1200℃。因此，生活垃圾熱解和氣化需要外界提供較大的能量，尤其是氣化。這就必須有一種給予生活垃圾更多能量的發(fā)熱源和較為適合的反應(yīng)器來保證氣化反應(yīng)的發(fā)生。

采用等離子體處理垃圾是目前減容效果最顯著、無害化最徹底、資源化程度最高的綠色環(huán)保技術(shù)。與焚燒法相比，等離子體技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)有：

（1）生活垃圾氣化產(chǎn)生的合成氣經(jīng)過等離子體高溫處理，二惡英和焦油等有害物質(zhì)徹底分解，而無機(jī)物則可變成無害灰渣（玻璃體）。

（2）由于氣化是在貧氧條件下進(jìn)行，空氣過量系數(shù)小于1，產(chǎn)生的合成氣流量約為同等處理規(guī)模焚燒煙氣量的5～10%，故污染物排放少，凈化設(shè)備處理負(fù)擔(dān)減輕，環(huán)保效果好。

（3）氣化產(chǎn)生的合成氣中含有CO和H2等可燃組分，熱值高于焚燒產(chǎn)生的煙氣，合成氣經(jīng)過凈化后，可直接用于內(nèi)燃機(jī)發(fā)電或制成生物質(zhì)燃料，資源化效果更好。

1.2等離子氣化工藝

根據(jù)生活垃圾氣化與灰渣熔融反應(yīng)容器的異同以及不同的處理對(duì)象，可以將生活垃圾氣化技術(shù)分為：兩步法氣化技術(shù)和直接氣化熔融焚燒技術(shù)。而等離子垃圾氣化即可采用兩步法氣化技術(shù)，又可采用直接氣化熔融技術(shù)。

兩步法氣化技術(shù)的工藝特點(diǎn)是：先將城市生活垃圾置于某一氣化爐中并在還原性氣氛和溫度為450℃～600℃的條件下進(jìn)行氣化，形成易燃燒的可燃?xì)怏w和易于鐵、鋁等金屬回收的殘留物，再在另一熔融爐中進(jìn)行可燃?xì)怏w焚燒和能扼制二惡英形成的氣化殘留物高溫熔融處理。整個(gè)過程將城市生活垃圾氣化過程和熔融過程分別置于兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的設(shè)備中進(jìn)行，然后再將這兩個(gè)設(shè)備有機(jī)地結(jié)合為一個(gè)整體形成一個(gè)完整的城市生活垃圾氣化熔融工藝流程。

直接氣化熔融技術(shù)的工藝特點(diǎn)是：將城市生活垃圾的氣化過程和熔融過程置于一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行，因此該技術(shù)的整個(gè)工藝過程設(shè)備簡(jiǎn)單，工程投資和運(yùn)行費(fèi)大大降低，操作比生活垃圾兩步法氣化熔融處理技術(shù)也要容易得多。

等離子氣化工藝主要包括原料的預(yù)處理、氣化、合成氣的凈化、熱回收以及產(chǎn)品利用[2]。生活垃圾氣化試驗(yàn)平臺(tái)包括“接料系統(tǒng)、一級(jí)反應(yīng)器系統(tǒng)、二級(jí)反應(yīng)器系統(tǒng)、等離子炬系統(tǒng)、脫酸系統(tǒng)（包括值班火炬）及輔助系統(tǒng)”六個(gè)部分。

生活垃圾篩上物或者經(jīng)擠壓裝置擠壓后的廚余垃圾進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器進(jìn)行氣化，溫度在700℃左右；氣化合成氣進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器經(jīng)兩支等離子炬的高溫與等離子體作用生成熱值較高的氣化合成氣，溫度在1200℃左右；高溫的氣化合成氣經(jīng)氣氣換熱器冷卻到600℃后進(jìn)入半干式脫硫塔進(jìn)行降溫脫酸處理，溫度在200℃左右；經(jīng)脫酸處理后的合成氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)作用送入火炬燃燒后對(duì)空排放。它是常規(guī)氣化和重整（等離子體作用在合成氣上）反應(yīng)的結(jié)合，即兩步法氣化技術(shù)。

2.國(guó)內(nèi)外技術(shù)進(jìn)展

等離子氣化技術(shù)最早起源于20世紀(jì)60年代[2]，近年來開始嘗試用于處理城市和工業(yè)垃圾。目前國(guó)外研究已經(jīng)從基礎(chǔ)研究過渡到商業(yè)應(yīng)用上，各個(gè)主流技術(shù)均在積極推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，而國(guó)內(nèi)的等離子氣化技術(shù)研究主要集中在煤、生物質(zhì)及有機(jī)固體廢棄物上，只有中科院力學(xué)所開始涉及城市生活垃圾，起步較晚，成果有待考證。

2.1國(guó)外技術(shù)研究進(jìn)展[3]

在生活垃圾處理方面，全球擁有商業(yè)化的等離子體設(shè)備的公司只有兩家：（1）2003年原美國(guó)西屋等離子體公司W(wǎng)PC （Westinghouse Plasma Corporation，已被加拿大Alter NRG公司收購(gòu)）在日本北海道歌志內(nèi)市建成了兩套世界上最大規(guī)模的設(shè)備，處理量為100t/d；（2）2008年6月加拿大的普拉斯科能源集團(tuán)公司（Plasco Energy Group Inc.）在加拿大渥太華市建成了單臺(tái)規(guī)模接近100t/d設(shè)備。

此外，BellWether公司在德國(guó)、英國(guó)、羅馬尼亞有自己建設(shè)、擁有并運(yùn)營(yíng)使用IMG技術(shù)的氣化設(shè)施，用于生活垃圾、工業(yè)垃圾、生物質(zhì)、RDF及污泥發(fā)電或再生。韓國(guó)“先進(jìn)等離子技術(shù)公司”于2008年先后建成了位于青松縣的生活垃圾等離子氣化處理廠，以及一座核廢料等離子融化處理廠。以色列EER公司/瑞典皇家工學(xué)院建立了處理量為12t/d的示范工程。

2.2國(guó)內(nèi)技術(shù)研究進(jìn)展

在國(guó)內(nèi)等離子垃圾氣化技術(shù)研究處于前列的是中科院力學(xué)所，近20年來進(jìn)行了多方面等離子體廢物處理的應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作[4-5]，如等離子體反應(yīng)器內(nèi)流場(chǎng)特征、有害/可利用元素遷移規(guī)律、玻璃體物理化學(xué)穩(wěn)定性等。其建成了三條完整的等離子體處理危險(xiǎn)廢物的生產(chǎn)線：在實(shí)驗(yàn)室建成了一條3t/d的等離子體處理模擬醫(yī)療垃圾的實(shí)驗(yàn)線，與企業(yè)合作建成了兩條工業(yè)規(guī)模（5～10t/d）的等離子體處理危險(xiǎn)廢物的生產(chǎn)線。這三條線是國(guó)內(nèi)僅有的三條完整的有機(jī)廢物處理線，具有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。這三條線都是針對(duì)危險(xiǎn)廢物設(shè)計(jì)的，處理能力定位在5～10t/d。

西安電力電容器廠在2006年建立了國(guó)內(nèi)第一套化工固體廢物等離子體處理系統(tǒng)-2006；2009年并在禮泉基地建立了國(guó)內(nèi)唯一處理PC2Bs-009的示范工程，示范工程為50t/d篩上物（30%含水率、干燥）的等離子垃圾氣化，并獲得了自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的6項(xiàng)發(fā)明專利。

3.存在問題及解決措施

垃圾氣化考察指標(biāo)主要包括二惡英、焦油含量和合成氣品質(zhì)三種。等離子氣化過程中存在二惡英和焦油等有害物質(zhì)的產(chǎn)生，因此避免或者降低二惡英和焦油的產(chǎn)生是優(yōu)化垃圾氣化工藝的重要標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到國(guó)家煙氣排放和利用標(biāo)準(zhǔn)。

3.1二惡英

二惡英的產(chǎn)生有兩個(gè)來源，一個(gè)是垃圾燃燒氣化過程產(chǎn)生[6，7]；另一個(gè)是煙氣急冷降溫過程再生。

其產(chǎn)生主要取決于溫度和停留時(shí)間，控制二惡英的產(chǎn)生可采取以下措施：采用“3T”（temperature turbulence time）技術(shù)，一般溫度>850℃，停留時(shí)間>2s，采用二次風(fēng)，使燃燒物與空氣充分?jǐn)嚢杌旌?，減少二惡英前驅(qū)物質(zhì)的生成。采用等離子二級(jí)反應(yīng)器對(duì)合成氣進(jìn)行重整，使出口的合成氣溫度達(dá)到900～1200℃，研究表明，在此溫度下二惡英去除率可達(dá)99.9999%[8]。在二級(jí)反應(yīng)器爐內(nèi)設(shè)置多級(jí)錯(cuò)位擋板，延長(zhǎng)煙氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間。采用二次進(jìn)風(fēng)，保持空氣與垃圾間混合均勻，降低二惡英前驅(qū)物質(zhì)生成的風(fēng)險(xiǎn)。

其再生主要取決于溫度、停留時(shí)間和氧氣濃度[9]，故為了抑制二惡英的再生，我們對(duì)煙氣采取急冷降溫，使其迅速跨過500℃～200℃這一再生溫區(qū)，控制煙氣停留時(shí)間在1s內(nèi)，嚴(yán)格控制進(jìn)入氣化爐內(nèi)的空氣量及整套系統(tǒng)的氣密性，防止空氣滲入。

3.2焦油

焦油的產(chǎn)生主要取決于轉(zhuǎn)換溫度和氣相停留時(shí)間，隨著溫度升高和停留時(shí)間的增加，焦油的含量會(huì)明顯地減少。為了降低焦油的產(chǎn)生，我們采取先將垃圾進(jìn)行常規(guī)氣化（650℃），然后再對(duì)合成氣進(jìn)行等離子體重整，使出口的合成氣溫度達(dá)到900～1200℃，在此溫度下可將部分焦油裂解，提高合成氣的品質(zhì)。在二級(jí)反應(yīng)器爐內(nèi)設(shè)置多級(jí)錯(cuò)位擋板，延長(zhǎng)煙氣在爐內(nèi)重整的停留時(shí)間。煙氣中殘留的焦油采用堿液噴淋洗滌和活性炭吸附，從而達(dá)到利用標(biāo)準(zhǔn)。

3.3合成氣品質(zhì)

垃圾氣化工藝的關(guān)鍵是氣化系統(tǒng)氣密性要良好。目前已進(jìn)行了處理量為15t/d的中試試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果來看，氣化效果并不理想，其中煙氣中的可燃性氣體含量較低，并且氣化爐中的溫度波動(dòng)也較大，這是由于氣化爐膛存在漏風(fēng)等問題，引起垃圾氣化當(dāng)量比變化，從而改變垃圾氣化工藝參數(shù)，影響合成氣品質(zhì)。

4.結(jié)論

等離子垃圾氣化技術(shù)是一種新興的氣化技術(shù)，能將碳基廢物中的有機(jī)物完全轉(zhuǎn)化成合成氣（主要為CO和H2），可直接燃燒或用于合成更高等級(jí)的燃料和化學(xué)品，而無機(jī)物則可變成無害灰渣，從而實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的無害化、減量化和資源化。氣化工藝要嚴(yán)格控制二惡英、焦油含量和合成氣品質(zhì)三種指標(biāo)，保持氣化系統(tǒng)氣密性良好。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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第7篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)熱解；研究進(jìn)展；發(fā)展現(xiàn)狀；展望

0　引　言

通過生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)可高效地利用生物質(zhì)能源，生產(chǎn)各種清潔能源和化工產(chǎn)品，從而減少人類對(duì)于化石能源的依賴，減輕化石能源消費(fèi)給環(huán)境造成的污染。目前，世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，都在致力于開發(fā)高效、無污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)，以保護(hù)本國(guó)的礦物能源資源，為實(shí)現(xiàn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供根本保障。

生物質(zhì)熱解是指生物質(zhì)在沒有氧化劑（空氣、氧氣、水蒸氣等）存在或只提供有限氧的條件下，加熱到逾500℃，通過熱化學(xué)反應(yīng)將生物質(zhì)大分子物質(zhì)（木質(zhì)素、纖維素和半纖維素）分解成較小分子的燃料物質(zhì)（固態(tài)炭、可燃?xì)?、生物油）的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)方法。生物質(zhì)熱解的燃料能源轉(zhuǎn)化率可達(dá)95.5%，最大限度的將生物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化為能源產(chǎn)品，物盡其用，而熱解也是燃燒和氣化必不可少的初始階段[1]。

1　熱解技術(shù)原理

1.1　熱解原理

從化學(xué)反應(yīng)的角度對(duì)其進(jìn)行分析，生物質(zhì)在熱解過程中發(fā)生了復(fù)雜的熱化學(xué)反應(yīng)，包括分子鍵斷裂、異構(gòu)化和小分子聚合等反應(yīng)。木材、林業(yè)廢棄物和農(nóng)作物廢棄物等的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。熱重分析結(jié)果表明，纖維素在52℃時(shí)開始熱解，隨著溫度的升高，熱解反應(yīng)速度加快，到350～370℃時(shí)，分解為低分子產(chǎn)物，其熱解過程為：

(C6H10O5)nnC6H10O5

C6H10O5H2O+2CH3-CO-CHO

CH3-CO-CHO+H2CH3-CO-CH2OH

CH3-CO-CH2OH+H2CH3-CHOH-CH2+H2O

半纖維素結(jié)構(gòu)上帶有支鏈，是木材中最不穩(wěn)定的組分，在225～325℃分解，比纖維素更易熱分解，其熱解機(jī)理與纖維素相似[2]。

從物質(zhì)遷移、能量傳遞的角度對(duì)其進(jìn)行分析，在生物質(zhì)熱解過程中，熱量首先傳遞到顆粒表面，再由表面?zhèn)鞯筋w粒內(nèi)部。熱解過程由外至內(nèi)逐層進(jìn)行，生物質(zhì)顆粒被加熱的成分迅速裂解成木炭和揮發(fā)分。其中，揮發(fā)分由可冷凝氣體和不可冷凝氣體組成，可冷凝氣體經(jīng)過快速冷凝可以得到生物油。一次裂解反應(yīng)生成生物質(zhì)炭、一次生物油和不可冷凝氣體。在多孔隙生物質(zhì)顆粒內(nèi)部的揮發(fā)分將進(jìn)一步裂解，形成不可冷凝氣體和熱穩(wěn)定的二次生物油。同時(shí)，當(dāng)揮發(fā)分氣體離開生物顆粒時(shí)，還將穿越周圍的氣相組分，在這里進(jìn)一步裂化分解，稱為二次裂解反應(yīng)。生物質(zhì)熱解過程最終形成生物油、不可冷凝氣體和生物質(zhì)[3，4]。

1.2　熱解反應(yīng)基本過程

根據(jù)熱解過程的溫度變化和生成產(chǎn)物的情況等，可以分為干燥階段、預(yù)熱解階段、固體分解階段和煅燒階段。

1.2.1 干燥階段（溫度為120～150℃），生物質(zhì)中的水分進(jìn)行蒸發(fā)，物料的化學(xué)組成幾乎不變。

1.2.2 預(yù)熱解階段（溫度為150～275℃），物料的熱反應(yīng)比較明顯，化學(xué)組成開始變化，生物質(zhì)中的不穩(wěn)定成分如半纖維素分解成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物質(zhì)。上述兩個(gè)階段均為吸熱反應(yīng)階段。

1.2.3 固體分解階段（溫度為275～475℃），熱解的主要階段，物料發(fā)生了各種復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的分解產(chǎn)物。生成的液體產(chǎn)物中含有醋酸、木焦油和甲醇（冷卻時(shí)析出來）；氣體產(chǎn)物中有CO2、CO、CH4、H2等，可燃成分含量增加。這個(gè)階段要放出大量的熱。

1.2.4 煅燒階段（溫度為450～500℃），生物質(zhì)依靠外部供給的熱量進(jìn)行木炭的燃燒，使木炭中的揮發(fā)物質(zhì)減少，固定碳含量增加，為放熱階段。實(shí)際上，上述四個(gè)階段的界限難以明確劃分，各階段的反應(yīng)過程會(huì)相互交叉進(jìn)[5，6]。

2　熱解工藝及影響因素

2.1　熱解工藝類型

從對(duì)生物質(zhì)的加熱速率和完成反應(yīng)所用時(shí)間的角度來看，生物質(zhì)熱解工藝基本上可以分為兩種類型：一種是慢速熱解，一種是快速熱解。在快速熱解中，當(dāng)完成反應(yīng)時(shí)間甚短（＜0.5s）時(shí)，又稱為閃速熱解。根據(jù)工藝操作條件，生物質(zhì)熱解工藝又可分為慢速、快速和反應(yīng)性熱解三種。在慢速熱解工藝中又可以分為炭化和常規(guī)熱解[5]。

慢速熱解（又稱干餾工藝、傳統(tǒng)熱解）工藝具有幾千年的歷史，是一種以生成木炭為目的的炭化過程，低溫干餾的加熱溫度為500～580℃，中溫干餾溫度為660～750℃，高溫干餾的溫度為900～1100℃。將木材放在窯內(nèi)，在隔絕空氣的情況下加熱，可以得到占原料質(zhì)量30%～35%的木炭產(chǎn)量。

快速熱解是將磨細(xì)的生物質(zhì)原料放在快速熱解裝置中，嚴(yán)格控制加熱速率（一般大致為10～200℃/s）和反應(yīng)溫度（控制在500℃左右），生物質(zhì)原料在缺氧的情況下，被快速加熱到較高溫度，從而引發(fā)大分子的分解，產(chǎn)生了小分子氣體和可凝性揮發(fā)分以及少量焦炭產(chǎn)物。可凝性揮發(fā)分被快速冷卻成可流動(dòng)的液體，成為生物油或焦油，其比例一般可達(dá)原料質(zhì)量的40%～60%。

與慢速熱解相比，快速熱解的傳熱反應(yīng)過程發(fā)生在極短的時(shí)間內(nèi)，強(qiáng)烈的熱效應(yīng)直接產(chǎn)生熱解產(chǎn)物，再迅速淬冷，通常在0.5s內(nèi)急冷至350℃以下，最大限度地增加了液態(tài)產(chǎn)物（油）。

常規(guī)熱解是將生物質(zhì)原料放在常規(guī)的熱解裝置中，在低于600℃的中等溫度及中等反應(yīng)速率（0.1～1℃/s）條件下，經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的熱解，得到占原料質(zhì)量的20%～25%的生物質(zhì)炭及10%～20%的生物油[7～9]。

2.2 熱解影響因素

總的來講，影響熱解的主要因素包括化學(xué)和物理兩大方面?；瘜W(xué)因素包括一系列復(fù)雜的一次反應(yīng)和二次反應(yīng)；物理因素主要是反應(yīng)過程中的傳熱、傳質(zhì)以及原料的物理特性等。具體的操作條件表現(xiàn)為：溫度、物料特性、催化劑、滯留時(shí)間、壓力和升溫速率[10]。

2.2.1 溫度

在生物質(zhì)熱解過程中，溫度是一個(gè)很重要的影響因素，它對(duì)熱解產(chǎn)物分布、組分、產(chǎn)率和熱解氣熱值都有很大的影響。生物質(zhì)熱解最終產(chǎn)物中氣、油、炭各占比例的多少，隨反應(yīng)溫度的高低和加熱速度的快慢有很大差異。一般地說，低溫、長(zhǎng)期滯留的慢速熱解主要用于最大限度地增加炭的產(chǎn)量，其質(zhì)量產(chǎn)率和能量產(chǎn)率分別達(dá)到30%和50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）[11～13]。

溫度小于600℃的常規(guī)熱解時(shí)，采用中等反應(yīng)速率，生物油、不可凝氣體和炭的產(chǎn)率基本相等；閃速熱解溫度在500～650℃范圍內(nèi)，主要用來增加生物油的產(chǎn)量，生物油產(chǎn)率可達(dá)80%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；同樣的閃速熱解，若溫度高于700℃，在非常高的反應(yīng)速率和極短的氣相滯留期下，主要用于生產(chǎn)氣體產(chǎn)物，其產(chǎn)率可達(dá)80%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。當(dāng)升溫速率極快時(shí)，半纖維素和纖維素幾乎不生成炭[5]。

2.2.2 生物質(zhì)材料的影響

生物質(zhì)種類、分子結(jié)構(gòu)、粒徑及形狀等特性對(duì)生物質(zhì)熱解行為和產(chǎn)物組成等有著重要的影響[3]。這種影響相當(dāng)復(fù)雜，與熱解溫度、壓力、升溫速率等外部特性共同作用，在不同水平和程度上影響著熱解過程。由于木質(zhì)素較纖維素和半纖維素難分解，因而通常含木質(zhì)素多者焦炭產(chǎn)量較大；而半纖維素多者，焦炭產(chǎn)量較小。在生物質(zhì)構(gòu)成中，以木質(zhì)素?zé)峤馑玫降囊簯B(tài)產(chǎn)物熱值為最大；氣體產(chǎn)物中以木聚糖熱解所得到的氣體熱值最大[5]。

生物質(zhì)粒徑的大小是影響熱解速率的決定性因素。粒徑在1mm以下時(shí)，熱解過程受反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速率控制，而當(dāng)粒徑大于1mm時(shí)，熱解過程中還同時(shí)受到傳熱和傳質(zhì)現(xiàn)象的控制。大顆粒物料比小顆粒傳熱能力差，顆粒內(nèi)部升溫要遲緩，即大顆粒物料在低溫區(qū)的停留時(shí)間要長(zhǎng)，從而對(duì)熱解產(chǎn)物的分布造成了影響。隨著顆粒的粒徑的增大，熱解產(chǎn)物中固相炭的產(chǎn)量增大。從獲得更多生物油角度看，生物質(zhì)顆粒的尺寸以小為宜，但這無疑會(huì)導(dǎo)致破碎和篩選有難度，實(shí)際上只要選用小于1mm的生物質(zhì)顆粒就可以了。

2.2.3 催化劑的影響

有關(guān)研究人員用不同的催化劑摻入生物質(zhì)熱解試驗(yàn)中，不同的催化劑起到不同的效果。如：堿金屬碳酸鹽能提高氣體、碳的產(chǎn)量，降低生物油的產(chǎn)量，而且能促進(jìn)原料中氫釋放，使空氣產(chǎn)物中的H2/CO增大；K+能促進(jìn)CO、CO2的生成，但幾乎不影響H2O的生成；NaCl能促進(jìn)纖維素反應(yīng)中H2O、CO、CO2的生成；加氫裂化能增加生物油的產(chǎn)量，并使油的分子量變小。

另外，原料反應(yīng)得到的產(chǎn)物在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間、反應(yīng)產(chǎn)出氣體的冷卻速度、原料顆粒尺寸等，對(duì)產(chǎn)出的炭、可燃性氣體、生物油（降溫由氣體析出）的產(chǎn)量比例也有一定影響[5]。

2.2.4 滯留時(shí)間

滯留時(shí)間在生物質(zhì)熱解反應(yīng)中有固相滯留時(shí)間和氣相滯留時(shí)間之分。固相滯留時(shí)間越短，熱解的固態(tài)產(chǎn)物所占的比例就越小，總的產(chǎn)物量越大，熱解越完全。在給定的溫度和升溫速率的條件下，固相滯留時(shí)間越短，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中的固相產(chǎn)物就越少，氣相產(chǎn)物的量就越大。氣相滯留期時(shí)間一般并不影響生物質(zhì)的一次裂解反應(yīng)過程，而只影響到液態(tài)產(chǎn)物中的生物油發(fā)生的二次裂解反應(yīng)的進(jìn)程。當(dāng)生物質(zhì)熱解產(chǎn)物中的一次產(chǎn)物進(jìn)入圍繞生物質(zhì)顆粒的氣相中，生物油就會(huì)發(fā)生進(jìn)一步的裂化反應(yīng)，在熾熱的反應(yīng)器中，氣相滯留時(shí)間越長(zhǎng)，生物油的二次裂解發(fā)生的就越嚴(yán)重，二次裂解反應(yīng)增多，放出H2、CH4、CO等，導(dǎo)致液態(tài)產(chǎn)物迅速減少，氣體產(chǎn)物增加。所以，為獲得最大生物油產(chǎn)量，應(yīng)縮短氣相滯留期，使揮發(fā)產(chǎn)物迅速離開反應(yīng)器，減少焦油二次裂解的時(shí)間[3～5]。

2.2.5 壓力

壓力的大小將影響氣相滯留期，從而影響二次裂解，最終影響熱解產(chǎn)物產(chǎn)量的分布。隨著壓力的提高，生物質(zhì)的活化能減小，且減小的趨勢(shì)漸緩。在較高的壓力下，生物質(zhì)的熱解速率有明顯的提高，反應(yīng)也更激烈，而且揮發(fā)產(chǎn)物的滯留期增加，二次裂解較大；而在低的壓力下，揮發(fā)物可以迅速?gòu)念w粒表面離開，從而限制了二次裂解的發(fā)生，增加了生物油產(chǎn)量[14，15]。

2.2.6 升溫速率

升溫速率對(duì)熱解的影響很大。一般對(duì)熱解有正反兩方面的影響。升溫速率增加，物料顆粒達(dá)到熱解所需溫度的相應(yīng)時(shí)間變短，有利于熱解；但同時(shí)顆粒內(nèi)外的溫差變大，由于傳熱滯后效應(yīng)會(huì)影響內(nèi)部熱解的進(jìn)行。隨著升溫速率的增大，溫度滯后就越嚴(yán)重，熱重曲線和差熱曲線的分辨力就會(huì)越低，物料失重和失重速率曲線均向高溫區(qū)移動(dòng)。熱解速率和熱解特征溫度（熱解起始溫度、熱解速率最快的溫度、熱解終止溫度）均隨升溫速率的提高呈線形增長(zhǎng)。在一定熱解時(shí)間內(nèi)，慢加熱速率會(huì)延長(zhǎng)熱解物料在低溫區(qū)的停留時(shí)間，促進(jìn)纖維素和木質(zhì)素的脫水和炭化反應(yīng)，導(dǎo)致炭產(chǎn)率增加。氣體和生物油的產(chǎn)率在很大程度上取決于揮發(fā)物生成的一次反應(yīng)和生物油的二次裂解反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果，較快的加熱方式使得揮發(fā)分在高溫環(huán)境下的滯留時(shí)間增加，促進(jìn)了二次裂解的進(jìn)行，使得生物油產(chǎn)率下降、燃?xì)猱a(chǎn)率提高[16～18]。

3　熱解技術(shù)研究現(xiàn)狀

3.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

與歐美一些國(guó)家相比，亞洲及我國(guó)對(duì)生物質(zhì)熱解的研究起步較晚。近十幾年來，廣州能源研究所生物質(zhì)能研究中心、浙江大學(xué)、東北林業(yè)大學(xué)等單位做了一些這方面的工作。

廣州能源研究所生物質(zhì)能研究中心，目前研究方向重點(diǎn)為生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程的機(jī)理及熱化學(xué)利用技術(shù)。其研究?jī)?nèi)容為：（1）高能環(huán)境下的熱解機(jī)理研究：等離子體熱解氣化、超臨界熱解等；（2）氣化新工藝研究：高溫氣化、富氧氣化、水蒸汽氣化等；（3）氣化技術(shù)系統(tǒng)集成及應(yīng)用：新型氣化裝置、氣化發(fā)電系統(tǒng)等；（4）生物質(zhì)氣化燃燒與直接燃燒：氣化燃燒技術(shù)、熱解燃燒技術(shù)、直接燃燒等。

浙江大學(xué)著眼于流化床技術(shù)在生物質(zhì)清潔能源規(guī)?；蒙巷@示出的巨大潛在優(yōu)勢(shì)，在上世紀(jì)末成功開發(fā)了以流化床技術(shù)為基礎(chǔ)的生物質(zhì)熱裂解液化反應(yīng)器，并在先期成功試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)已有的生物質(zhì)熱裂解液化工藝中能源利用率不高以及液體產(chǎn)物不分級(jí)等缺點(diǎn)，采用獨(dú)特的設(shè)計(jì)方案研發(fā)了生物質(zhì)整合式熱裂解分級(jí)制取液體燃料裝置，得出了各運(yùn)行參數(shù)對(duì)生物質(zhì)熱解產(chǎn)物的得率及組成的影響程度，適合規(guī)?；迫〈靡后w燃料。目前正在開展深層技術(shù)和擴(kuò)展應(yīng)用的研究。

東北林業(yè)大學(xué)生物質(zhì)能研究中心研究方向：轉(zhuǎn)錐式生物質(zhì)閃速熱解液化裝置。經(jīng)過一系列的調(diào)試、實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)后，現(xiàn)已經(jīng)探索出了一些基本的設(shè)計(jì)規(guī)則和經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)階段設(shè)備制造已完成，即將進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段，為今后設(shè)備改進(jìn)及技術(shù)推廣打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

另外在快速熱裂解研究上，沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)在聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FTO）的協(xié)助下，從荷蘭的BTG集團(tuán)引入一套50 kg/h旋轉(zhuǎn)錐閃速熱解裝置并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究；上海理工大學(xué)、華東理工大學(xué)、浙江大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和山東理工大學(xué)等單位也開展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，目前正在開展深層技術(shù)和擴(kuò)展應(yīng)用的研究。在現(xiàn)在技術(shù)的支持下，用于商業(yè)運(yùn)行的只有輸運(yùn)床和循環(huán)流化床系統(tǒng)[19，20]。

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部可再生能源重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室也長(zhǎng)期進(jìn)行了生物質(zhì)熱解方面的研究?！癥NO4型生物質(zhì)燃?xì)饷摻箼C(jī)”的誕生解決了現(xiàn)有生物質(zhì)熱解氣化機(jī)組凈化裝置復(fù)雜、脫焦效率低且焦油難收集等問題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，避免了二次污染，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維護(hù)費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)效益顯著，適用于各類生物質(zhì)熱解氣化機(jī)組的配套及其商業(yè)化應(yīng)用，已于2001年11月通過省科技廳技術(shù)鑒定，并已在許昌機(jī)電廠投入批量生產(chǎn)。

同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)室與河南商丘三利新能源有限公司對(duì)生物質(zhì)熱解產(chǎn)物進(jìn)行了綜合利用的研究，并形成了配套設(shè)備。根據(jù)農(nóng)作物秸稈資源存在著季節(jié)性、分散性的特點(diǎn)和運(yùn)輸、儲(chǔ)存難的矛盾，采取了分散和集中的模式，即在農(nóng)作物秸稈易收集的范圍內(nèi)建造小型生物質(zhì)熱解裝置，就地使用生物質(zhì)燃?xì)猓?然后將便于運(yùn)輸?shù)纳镔|(zhì)炭、焦油、木醋液收集，建設(shè)若干集中加工廠，生產(chǎn)多種產(chǎn)品以供各種用途，較適合我國(guó)的國(guó)情。

3.2　國(guó)外研究現(xiàn)狀

生物質(zhì)熱解技術(shù)最初的研究主要集中在歐洲和北美。20世紀(jì)90年開始蓬勃發(fā)展，隨著試驗(yàn)規(guī)模大小的反應(yīng)裝置逐步完善，示范性和商業(yè)化運(yùn)行的熱解裝置也被不斷地開發(fā)和建造。歐洲一些著名的實(shí)驗(yàn)室和研究所開發(fā)出了許多重要的熱解技術(shù)，20世紀(jì)90年代歐共體JOULE計(jì)劃中生物質(zhì)生產(chǎn)能源項(xiàng)目?jī)?nèi)很多課題的啟動(dòng)就顯示了歐盟對(duì)于生物質(zhì)熱解技術(shù)的重視程度。

但較有影響力的成果多在北美涌現(xiàn)，如加拿大的Castle Capital有限公司將BBC公司開發(fā)的10Kg/h～25Kg/h的橡膠熱燒蝕反應(yīng)器放大后，建造了1500Kg/h～2000 kg/h規(guī)模的固體廢物熱燒蝕裂解反應(yīng)器，之后，英國(guó)Aston大學(xué)、美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室、法國(guó)的Nancy大學(xué)及荷蘭的Twente大學(xué)也相繼開發(fā)了這種裝置。

荷蘭Twente大學(xué)反應(yīng)器工程組及生物質(zhì)技術(shù)（BTG）集團(tuán)研制開發(fā)了旋轉(zhuǎn)錐熱裂解反應(yīng)器，由于工藝先進(jìn)、設(shè)備體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，得到了廣泛的研究和應(yīng)用；Hamberg木材化學(xué)研究所對(duì)混合式反應(yīng)器鼓泡床技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)和發(fā)展，成功地采用靜電撲捉和冷凝器聯(lián)用的方式，非常有效地分離了氣體中的可凝性煙霧。ENSYN基于循環(huán)流化床的原理在意大利開發(fā)和建造了閃速熱解裝置（RTP），還有一些小型的實(shí)驗(yàn)裝置也相繼在各研究所安裝調(diào)試。

傳統(tǒng)的熱解技術(shù)不適合濕生物質(zhì)的熱轉(zhuǎn)化。針對(duì)這個(gè)問題，歐洲很多國(guó)家己開始研究新的熱解技術(shù)，這就是Hydro Thermal Upgrading（HTU）。將濕木片或生物質(zhì)溶于水中，在一個(gè)高壓容器中，經(jīng)過15min（200℃，300bar）軟化，成為糊狀，然后進(jìn)入另一反應(yīng)器（330℃，200bar）液化5～15min。經(jīng)脫羧作用，移去氧，產(chǎn)生30%CO2、50%生物油，僅含10%～15%的氧。荷蘭Shell公司證明：通過催化，可獲得高質(zhì)量的汽油和粗汽油。這項(xiàng)技術(shù)可產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)油（氧含量比裂解油低），且生物質(zhì)不需干燥，直接使用[21，22]。

4　前景與展望

面對(duì)化石能源的枯竭和環(huán)境污染的加劇，尋找一種潔凈的新能源成了迫在眉睫的問題。現(xiàn)在全世界都把目光凝聚在生物質(zhì)能的開發(fā)和利用上。生物質(zhì)能利用前景十分廣闊，但真正實(shí)際應(yīng)用還取決于生物質(zhì)的各種轉(zhuǎn)化利用技術(shù)能否有所突破。

隨著技術(shù)的不斷完善，研究的方向和重點(diǎn)也在拓寬，以前側(cè)重?zé)峤夥磻?yīng)器類型及反應(yīng)參數(shù)，以尋求產(chǎn)物最大化，而現(xiàn)在整體利用生物質(zhì)資源的聯(lián)合工藝以及優(yōu)化系統(tǒng)整體效率被認(rèn)為是最大化熱解經(jīng)濟(jì)效益、具有相當(dāng)大潛力的發(fā)展方向；除此之外，提高產(chǎn)物品質(zhì)，開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域，也是當(dāng)前研究的迫切要求。

我國(guó)生物質(zhì)熱解技術(shù)方面的研究進(jìn)展緩慢，主要是因?yàn)檠芯恳詥雾?xiàng)技術(shù)為主，缺乏系統(tǒng)性，與歐美等國(guó)相比還有較大差距。特別是在高效反應(yīng)器研發(fā)、工藝參數(shù)優(yōu)化、液化產(chǎn)物精制以及生物燃油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響等方面存在明顯差距。同時(shí)，熱解技術(shù)還存在如下一些問題：生物油成本通常比礦物油高，生物油同傳統(tǒng)液體燃料不相容，需要專用的燃料處理設(shè)備；生物油是高含氧量碳?xì)浠衔铮谖锢?、化學(xué)性質(zhì)上存在不穩(wěn)定因素，長(zhǎng)時(shí)間貯存會(huì)發(fā)生相分離、沉淀等現(xiàn)象，并具有腐蝕性；由于物理、化學(xué)性質(zhì)的不穩(wěn)定，生物油不能直接用于現(xiàn)有的動(dòng)力設(shè)備，必須經(jīng)過改性和精制后才可使用；不同生物油品質(zhì)相差很大，生物油的使用和銷售缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，影響其廣泛應(yīng)用。以上問題也是阻礙生物質(zhì)高效、規(guī)?；玫钠款i所在[6]。

針對(duì)以上存在的差距和問題，今后的研究應(yīng)主要集中在如何提高液化產(chǎn)物收率，尋求高效精制技術(shù)，提高生物油品質(zhì)，降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的綜合利用和工業(yè)化生產(chǎn)等方面。同時(shí)加強(qiáng)生物質(zhì)液化反應(yīng)機(jī)理的研究，特別是原料種類及原料中各種成分對(duì)熱化學(xué)反應(yīng)過程及產(chǎn)物的影響。在理論研究的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)有設(shè)備放大，降低生物油生產(chǎn)成本，逐漸向大規(guī)模生產(chǎn)過渡，完善生物油成分和物理特性的測(cè)定方法，制定統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)生物油精制與品位提升新工藝，開發(fā)出用于熱化學(xué)催化反應(yīng)過程中的低污染高效催化劑，使其能夠參與化石燃料市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)[23]。?

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第8篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)能源石油開采石油化工節(jié)能減排

隨著可持續(xù)發(fā)展的推進(jìn)，國(guó)家逐步提倡使用可再生能源。生物質(zhì)能源即為可再生能源，以農(nóng)作物，樹木，植物枯萎的殘?bào)w和家禽的糞便等為原料，進(jìn)行直接燃燒或生物能源生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)即為生物質(zhì)能源的開發(fā)與利用。

1 生物質(zhì)能源開發(fā)的重要性和必要性1.1 非可再生性能源瀕臨枯竭

石油是一種重要的化工原料，也是國(guó)家必需的戰(zhàn)略物資，所以說石油工業(yè)的發(fā)展在一些方面上就是國(guó)家軍事實(shí)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的象征。近些年來我國(guó)快速發(fā)展，石油化工產(chǎn)業(yè)在我們生活中變得越來越重要，與人們的衣食住行、國(guó)家的國(guó)計(jì)民生緊密相連。石油也可以說是一個(gè)國(guó)家的血脈，但石油屬非可再生能源，終有用盡的一天。

1.2 非可再生性能源對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重

1.2.1 非可再生性能源開采對(duì)地層結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重

石油作為一種典型的非可再生能源，其開發(fā)的程序相對(duì)復(fù)雜，主要包括選址，打井，抽油，注水等過程，這些過程中對(duì)地層結(jié)構(gòu)有較大的破壞作用。雖然抽完油要進(jìn)行注水，但是由于水和石油的密度不同，長(zhǎng)時(shí)間的石油開采必然會(huì)導(dǎo)致地層結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致地層土質(zhì)疏松，甚至?xí)l(fā)生底層塌陷。

1.2.2 非可再生能源利用對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重

眾所周知，石油等傳統(tǒng)非可再生資源的開采、利用可對(duì)環(huán)境造成污染。剛開采出來的原油內(nèi)含有眾多物質(zhì)，不能被直接很好的利用，需經(jīng)過石油化工企業(yè)的加工提煉，提煉出我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫钠汀⒉裼?，瀝青以及各種化工原料和產(chǎn)品。但是，開采、提煉原油的過程也是個(gè)污染環(huán)境的過程，直接導(dǎo)致大氣污染和水污染。隨著世界人口的增長(zhǎng)和人們生活水平的提高，將有更多的化工產(chǎn)品和燃料被需要，更多的能源被開采，有更多的石油化工廠不得不開工建設(shè)。環(huán)境污染問題必然逐步加重。

鑒于此，我們必須努力提高技術(shù)水平，使石油化工單位產(chǎn)品排放更少的污染物，盡量降低對(duì)環(huán)境的污染程度，更要另辟蹊徑，探索清潔的可替代能源。促進(jìn)環(huán)境與人類的和諧發(fā)展，

2 生物質(zhì)能源開發(fā)的現(xiàn)狀

20世紀(jì)以來，全球性的非可再生能源危機(jī)讓新能源的開發(fā)變得迫在眉睫。生物質(zhì)能源因其清潔、高效、可再生等特點(diǎn)而得到越來越多的人的關(guān)注。生物質(zhì)能源是位居于全球三大化石能源之后排行第四位，我國(guó)對(duì)于生物質(zhì)能源的開發(fā)主要有以下幾種：

2.1 沼氣技術(shù)

沼氣是指有機(jī)質(zhì)在厭氧的條件下，有機(jī)質(zhì)在微生物的發(fā)酵作用下產(chǎn)生的一種可燃性氣體。因其最初的發(fā)現(xiàn)位置是在沼澤地區(qū)，因此被稱為沼氣。此技術(shù)主要是使用厭氧法處理家禽的糞便，這項(xiàng)技術(shù)是在我國(guó)使用較早的生物質(zhì)能源的開發(fā)技術(shù)，二十世紀(jì)八十年代左右，目前，很多國(guó)家都把沼氣當(dāng)做生活燃料，西歐部分國(guó)家生物質(zhì)能源發(fā)電并網(wǎng)量可占總發(fā)電量的10%左右。沼氣的開發(fā)和利用在我國(guó)起步較晚，但發(fā)展較迅速，獲得國(guó)家發(fā)改委批復(fù)的沼氣發(fā)電CMD項(xiàng)目已有多個(gè)。

2.2 熱裂解氣化

在一九七零年左右，很多發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了研究，其中一項(xiàng)名為流化床氣化的技術(shù)以其自身明顯的優(yōu)點(diǎn)占據(jù)了當(dāng)時(shí)發(fā)達(dá)國(guó)家生物質(zhì)能源的開發(fā)市場(chǎng)，美國(guó)已有19家公司和探究機(jī)構(gòu)從事生物質(zhì)熱裂解氣化技術(shù)的探究和開發(fā)；加拿大12個(gè)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室在開展生物質(zhì)熱裂解氣化技術(shù)的探究，近些年來，我國(guó)等發(fā)展中國(guó)家也對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了初步研究。2.3 生物質(zhì)能源的轉(zhuǎn)化

目前，生物質(zhì)能源主要有生物乙、丁醇、生物柴油等。生物質(zhì)燃料油資源的開發(fā)技術(shù)開始于“八五計(jì)劃”期間，自“九五計(jì)劃”以后，國(guó)家發(fā)改委頒布實(shí)施了用糧食和傳統(tǒng)油料制備交通能源的戰(zhàn)略方針。[4]生物質(zhì)能源的轉(zhuǎn)化主要是通過對(duì)植物油等代用油料的理化、酯化和裂解實(shí)現(xiàn)的。作為清潔燃料可以直接代替汽油等石油燃料，近些年來這項(xiàng)技術(shù)也得到了追捧。

2.4 壓縮燃燒方法

生物質(zhì)壓縮技術(shù)可將固體農(nóng)林廢棄物壓縮成型，制成可代替煤炭的壓塊燃料。成型燃料主要應(yīng)用于兩個(gè)方面：一是進(jìn)一步炭化加工制成木炭棒或木炭塊，作為民用燒栲木炭或工業(yè)用木炭原料。二是作為燃料直接燃燒，用于家庭或暖房取暖用燃料。

2.5 聯(lián)合燃燒方法

聯(lián)合燃燒是指將生物質(zhì)壓縮，摻入燃煤等傳統(tǒng)燃料中進(jìn)行混合燃燒的一種用能方式。聯(lián)合燃燒可大幅降低燃煤中的硫氧化物、氮氧化物的生成，高效環(huán)保，技術(shù)門檻較低，利用較廣。

2.6 垃圾焚燒方法

垃圾燃燒的燃燒是指將垃圾分類之后對(duì)可燃垃圾進(jìn)行燃燒用能的去能方式。在使用這種方式進(jìn)行去能時(shí)，要先將垃圾進(jìn)行分類或者將垃圾研磨成懸浮液后進(jìn)行沉降、過篩，然后再進(jìn)行燃燒。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示每燃燒500t垃圾，可產(chǎn)生1W千萬?時(shí)的電量。這種垃圾處理方式可大大減緩環(huán)境壓力。

3 生物質(zhì)能源的前景探析

我國(guó)現(xiàn)在所使用的能源中，生物質(zhì)能源僅占能源總量的百分之十四，生物質(zhì)能源開發(fā)具有很廣闊的前景。與此同時(shí)，生物質(zhì)能源也有著自己絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，這正是國(guó)家提倡生物質(zhì)能源的一個(gè)重要原因。

目前，生物質(zhì)能源的利用技術(shù)又傳喜訊。生物柴油加工技術(shù)目前已取得了實(shí)質(zhì)性突破，一些發(fā)達(dá)國(guó)家利用餐廚廢油加工成柴油，并進(jìn)一步加工轉(zhuǎn)化為航空煤油。與之相比，我國(guó)的生物柴油產(chǎn)業(yè)也已初步形成，為餐廚廢油的無害化處置、防止餐廚廢油流回餐桌開辟了一條新路，也為保障我國(guó)食品衛(wèi)生安全作出了巨大貢獻(xiàn)。但生物柴油行業(yè)尚處在發(fā)展培育期，需要國(guó)家相關(guān)部門出臺(tái)更多的支持政策，嚴(yán)控餐廚廢油非法流向，需要有更多愿意承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的企業(yè)加入生物柴油行業(yè)，發(fā)展生物柴油行業(yè)。

生物柴油加工技術(shù)的進(jìn)步，為我們生物質(zhì)能源利用技術(shù)的發(fā)展帶來了希望，大大提高我們開發(fā)生物質(zhì)能源利用技術(shù)的信心，為生物質(zhì)能源利用技術(shù)的開發(fā)，帶來光明的前景。

結(jié)語(yǔ)：生物質(zhì)能源必然會(huì)發(fā)揮其明顯的優(yōu)勢(shì)，逐步的加大自己在能源領(lǐng)域的比重，同時(shí)，生物質(zhì)能源必然會(huì)逐步減小環(huán)境的污染，有力緩解企業(yè)節(jié)能減排壓力。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘭家彬，金叢書，龔義華.隨州市中小企業(yè)減排現(xiàn)狀調(diào)查[J].武漢金融，2008（06）：69-70

[2] 李亞紅.政府失靈與現(xiàn)代環(huán)境管理模式的建構(gòu)[J].河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2008，28（2）：101-105

第9篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

高硫石油焦中硫含量較高，一般只能用作工業(yè)燃料，如水泥窯爐、循環(huán)流化床鍋爐等。但高硫石油焦燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的SOx、NOx等污染性氣體，進(jìn)而大幅度增加企業(yè)的環(huán)保成本。將高硫石油焦用作燒制水泥的燃料時(shí)，當(dāng)石油焦中硫的含量超過一定值時(shí)，生產(chǎn)出水泥的強(qiáng)度會(huì)受到影響，縮短水泥的使用壽命。且此種方法只能用于立式窯，技術(shù)性能差，規(guī)模小。目前解決高硫石油焦出路的主要方案是將其應(yīng)用于循環(huán)流化床（CFB）燃燒發(fā)電等，通過添加大量的石灰石來處理高硫石油焦在燃燒過程中產(chǎn)生的污染性氣體，產(chǎn)生了大量CaSO4廢渣，增大了占地面積，提高了投資成本。因此，尋找一種更為高效、清潔的高硫石油焦利用方式迫在眉睫。

2高硫石油焦氣化的研究和應(yīng)用進(jìn)展

由于高硫石油焦在利用過程中面臨著增加環(huán)保成本、影響產(chǎn)品質(zhì)量等問題。同時(shí)高硫石油焦又具有碳含量高、熱值高和價(jià)格低等特點(diǎn)。鑒于此，世界各國(guó)專家、學(xué)者都在積極探索高硫石油焦更高價(jià)值的利用方式，研究表明：高硫石油焦作為氣化原料制取合成氣是解決高硫石油焦利用的一條有效途徑。高硫石油焦氣化是將其在氣化爐中以一定的溫度和壓力與氣化劑反應(yīng)生產(chǎn)合成氣（主要成分CO和H2），通過高溫氣化可充分有效地利用其中的C、H元素，高硫石油焦中所含的硫元素可通過克勞斯工藝進(jìn)行硫磺回收，得到高純度的硫磺，其中的重金屬則可以以渣的形式排出氣化爐，幾乎對(duì)環(huán)境無任何影響。因此，高硫石油焦氣化技術(shù)是一項(xiàng)清潔、高效的技術(shù)，具有很大的發(fā)展前景。隨著我國(guó)高硫石油焦產(chǎn)量的增多，一些科研機(jī)構(gòu)、高校和石化企業(yè)開始重視高硫石油焦的應(yīng)用。但是高硫石油焦氣化也存在著一定的問題，其主要原因是石油焦的氣化反應(yīng)性較差。大量的研究表明石油焦的氣化反應(yīng)活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般煤或煤焦，甚至低于石墨。對(duì)于石油焦自身而言，影響其氣化反應(yīng)活性的主要因素包括碳的微晶結(jié)構(gòu)、比表面積、氣化劑、氣化溫度等，影響結(jié)果如表4所示。針對(duì)石油焦氣化反應(yīng)活性較差的問題，為了有效地提高石油焦的反應(yīng)活性，許多專家學(xué)者開展了在石油焦中添加一定量的催化劑來提高其反應(yīng)性的研究，并取得了一定的成果。目前催化劑的研究主要集中于堿金屬鹽、堿（土）金屬鹽、過渡金屬鹽和可棄催化劑等對(duì)石油焦氣化反應(yīng)性的影響，具體結(jié)果見表5。大量的研究表明：添加堿金屬鹽、堿（土）金屬鹽、過渡金屬鹽和可棄催化劑均可以不同程度的提高石油焦的氣化反應(yīng)活性。但是考慮到經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素，采用堿金屬鹽、堿（土）金屬鹽或過渡金屬鹽等作為石油焦氣化的催化劑是難以實(shí)施的，且催化劑很難回收利用。而可棄催化劑的利用則存在著催化活性不高且不同催化劑的催化活性差異較大等問題。因此，石油焦的催化氣化還處在研究階段。鑒于石油焦的催化氣化難以實(shí)施，大量研究轉(zhuǎn)向了高硫石油焦與生物質(zhì)或煤的共氣化。研究結(jié)果如表6所示。研究表明生物質(zhì)對(duì)石油焦氣化反應(yīng)性起到了很大的改善作用，但目前我國(guó)生物質(zhì)氣化還處于研究之中，尚未形成規(guī)模效應(yīng)。而我國(guó)又是一個(gè)以煤為主要能源的國(guó)家，發(fā)展煤氣化技術(shù)是煤炭綜合利用的必然選擇，因此，隨著我國(guó)高硫石油焦產(chǎn)量的逐年增多，通過在煤中摻配高硫石油焦氣化制取合成氣將是實(shí)現(xiàn)其清潔、高效利用的較佳方案之一。

在實(shí)驗(yàn)室研究成果的基礎(chǔ)上，一些企業(yè)開展了石油焦氣化的工業(yè)試驗(yàn)與應(yīng)用。其中主要有以濕法進(jìn)料的GE、多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)以及干煤粉進(jìn)料的Shell氣化技術(shù)。1996年，Texaco公司在其ElDoradoKan煉油廠建立了一個(gè)氣化單元，用來氣化石油焦和其他煉油廢料。2003年美國(guó)Wabash電廠和Tampa電力公司利用聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）設(shè)施將煤炭氣化更換成為石油焦氣化。我國(guó)在2005年建立了以石油焦為原料生產(chǎn)合成氣的裝置，其中中國(guó)石化金陵分公司煤化工運(yùn)行部水煤漿氣化裝置采用GE公司水煤漿氣化技術(shù)，以煤和石油焦為原料，用于制取氫氣，其中石油焦的摻配量達(dá)到30％～50％，但由于GE水煤漿氣化技術(shù)的溫度相對(duì)較低，加上石油焦的反應(yīng)活性差導(dǎo)致運(yùn)行結(jié)果并不理想［40］。中國(guó)石化安慶分公司（簡(jiǎn)稱安慶石化）、中國(guó)石化湖北化肥分公司以及貴州甕福集團(tuán)天福化工有限責(zé)任公司的Shell粉煤氣化裝置分別于2011—2013年期間進(jìn)行了氣化原料煤摻燒高硫石油焦的工業(yè)試驗(yàn)，并取得了良好的效果。實(shí)踐證明，對(duì)于Shell粉煤氣化技術(shù)而言，原料煤中摻燒一定比例的高硫石油焦是可行的，能夠有效改善入爐煤的質(zhì)量，降低入爐煤灰分。與摻燒高硫焦前氣化相比，摻燒高硫石油焦后比氧耗、比煤耗均有所降低，有效合成氣產(chǎn)量有一定增加。但仍然存在一定問題，如氣化爐渣中碳含量增大、濾餅的產(chǎn)量增加等。

3高硫石油焦配煤氣化與干粉煤氣化制取合成

氣的模擬計(jì)算與技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較大量的研究與實(shí)踐證明，將高硫焦配煤用于氣化制取合成氣技術(shù)不僅是可行的，而且能夠帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。為了更加直觀的分析比較高硫石油焦配煤氣化與干煤粉氣化的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，利用Aspenplus軟件對(duì)高硫焦配煤氣化與干煤粉氣化方案進(jìn)行模擬計(jì)算，并與安慶石化Shell氣化裝置原料煤摻燒高硫焦氣化的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果作了比較。

3．1高硫石油焦配煤氣化與干粉煤氣化模擬計(jì)算以安慶石化Shell氣化裝置制取合成氣工藝為例，該單位采用的干煤粉氣化方案為：A（煤）:B（煤）＝1:1＋4％石灰石（即兩種煤按照質(zhì)量比為1:1并添加4％的石灰石助熔劑），記為方案1；高硫石油焦配煤氣化方案為A（煤）:C（高硫石油焦）＝3:1＋6％石灰石，記為方案2。利用Aspenplus軟件對(duì)方案1和方案2分別進(jìn)行模擬計(jì)算，并對(duì)比分析了高硫石油焦和煤價(jià)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)兩種方案的經(jīng)濟(jì)性。樣品的基礎(chǔ)分析數(shù)據(jù)及氣化工藝條件分別如表7和表8所示。結(jié)合元素質(zhì)量守恒和能量平衡兩個(gè)基本原理建立數(shù)學(xué)模型，兩種方案的氣化模擬結(jié)果如表9所示。由表9中氣化模擬結(jié)果可以看出，與方案1相比，方案2粗合成氣中CO、H2較高，比煤耗和比氧耗降低，有效氣流量增加了4．38％?？傮w來看，高硫石油焦配煤氣化方案要明顯優(yōu)于干煤粉氣化方案。由于煤炭和高硫石油焦價(jià)格隨市場(chǎng)波動(dòng)較大，而原料價(jià)格波動(dòng)對(duì)生產(chǎn)的合成氣成本具有重要的影響，表10計(jì)算了煤炭和高硫石油焦價(jià)格變化對(duì)生產(chǎn)合成氣成本的影響。其中氧氣的成本按0．50元／m3進(jìn)行計(jì)算。由表10的計(jì)算結(jié)果可以看出，當(dāng)煤炭?jī)r(jià)格在600元／t、高硫石油焦價(jià)格不超過1000元／t時(shí)，當(dāng)煤炭?jī)r(jià)格在700元／t、高硫石油焦價(jià)格低于1100元／t時(shí)，以及當(dāng)煤炭?jī)r(jià)格大于或等于800元／t、高硫石油焦價(jià)格在700～1200元／t波動(dòng)時(shí)，高硫石油焦配煤氣化方案的經(jīng)濟(jì)性全都優(yōu)于干煤粉氣化。且隨著高硫石油焦價(jià)格的降低，高硫石油焦配煤氣化方案的經(jīng)濟(jì)性越明顯。

3.2Shell氣化裝置原料煤摻燒高硫石油焦氣化運(yùn)行結(jié)果分析氣化模擬計(jì)算結(jié)果表明高硫石油焦配煤氣化的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于干煤粉氣化。表11為安慶石化Shell氣化裝置原料煤摻燒高硫石油焦工業(yè)試驗(yàn)前后主要?dú)饣笜?biāo)對(duì)比。與摻燒高硫石油焦前相比，摻燒高硫石油焦后，每生產(chǎn)1000m3的有效氣體的氧耗和煤耗均有不同程度的降低，有效氣流量增加2.66%。由于模擬計(jì)算是偏向于理想情況，與工業(yè)試驗(yàn)的運(yùn)行結(jié)果略有出入，但總體趨勢(shì)一致。即Shell氣化裝置摻燒高硫石油焦不僅技術(shù)上可行，且具有良好的效益，為高硫石油焦在氣化領(lǐng)域大規(guī)模的應(yīng)用提供了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

4結(jié)論與建議

生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)精選(九篇)

第1篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

第2篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

第3篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

第4篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

第5篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

第6篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

第7篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

第8篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

第9篇：生物質(zhì)氣化的特點(diǎn)范文

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