生物质气化技术概况与展望

合集下载

生物质气化利用技术的研究现状及发展前景

生物质气化利用技术的研究现状及发展前景

生物质气化利用技术的研究现状及发展前景随着我国生态文明建设的不断推进,生物质能成为可再生的能源资源备受重视。

而生物质气化利用技术则是将生物质转化为高热值气体的重要方法,具有清洁环保、高效节能的特点,因此备受关注。

本文将就生物质气化利用技术的研究现状及发展前景进行探讨。

一、生物质气化利用技术的概念及分类生物质气化利用技术指的是利用生物质作为原料,在高温下进行热解反应,产生一种可用于发电、热供应和合成化学品的气体混合物。

根据热解过程和反应条件的不同,可以将生物质气化利用技术分为各种类型,如焦化、高温气化、湿式气化、微波气化等。

其中,焦化是最古老的一种生物质气化利用技术,适用于对生物质进行干馏后产生焦炭和气体的过程。

而高温气化则是指将生物质进行高温加热达到裂解的目的,从而使其分解为气体。

湿式气化则是将生物质与水蒸气一起加热,使之分解产生氢气、一氧化碳等气体。

微波气化是指在微波电场下,利用微波加热将生物质分解产生气体的过程。

二、生物质气化利用技术的研究现状(一)生物质气化反应的影响因素生物质气化利用技术的效果和产物种类,取决于许多因素,其中最重要的包括反应温度、反应压力、原料的物理性质和结构等。

研究要探索上述因素对反应的影响和相互作用,以寻找最佳的反应条件和提高反应效率。

(二)反应器的设计和优化反应器是进行生物质气化反应的核心,其设计和优化对反应效果有着决定性的影响。

当前,反应器的设计多以提高气化效率、增加产气量和降低污染物排放为目的,同时还要考虑生产成本和运营安全等因素。

反应器设计的创新和改进,将能使生物质气化利用技术更具经济和环保价值。

(三)催化剂的优化与应用催化剂对气化反应有很大的影响。

研究人员利用催化剂在气化反应中加速分解、增加反应温度和提高反应产物的选择性等效应,并已经取得了令人瞩目的成果。

当前,常用的催化剂主要包括氧化物、固体酸、碱催化剂和金属异构催化剂等,这些催化剂的优化和适用,将带动生物质气化利用技术的进一步发展和推广。

生物质气化技术的研究现状

生物质气化技术的研究现状

生物质气化技术的研究现状生物质气化技术是指利用生物质作为原料进行热化学反应,产生可燃气体的技术。

随着能源需求不断增长和环境保护意识的提高,生物质气化技术在能源领域备受关注。

本文将探讨生物质气化技术的研究现状,包括技术原理、应用领域、关键技术和发展趋势等方面。

一、技术原理生物质气化技术是指将生物质原料经过干燥、预处理后,在高温、缺氧条件下进行热化学反应,生成可燃气体的过程。

生物质气化反应主要包括干馏过程、气相反应和固相反应。

在干馏过程中,生物质原料中的挥发性成分被释放出来;在气相反应中,挥发性成分被热裂解生成可燃气体和液体产物;在固相反应中,生物质原料中的部分固体成分被气化生成可燃气体。

生物质气化技术主要包括固定床气化、流化床气化、旋转炉气化、等离子体气化等多种形式。

二、应用领域生物质气化技术可以将生物质资源转化为可再生能源,具有广泛的应用领域。

生物质气化气体可以作为工业原料,用于燃烧、制氢、合成甲醇等化工生产过程。

生物质气化气体可以替代天然气和石油,用于发电、供热和燃料替代等能源领域。

生物质气化技术还可以将农林废弃物转化为能源资源,减少环境污染和温室气体排放,具有重要的环保意义。

三、关键技术生物质气化技术在应用过程中面临着一些关键技术挑战。

生物质气化过程中存在着高温、高压、气固两相流动等复杂的传热传质过程,需要进行流场模拟和反应动力学研究,以提高反应效率和产物质量。

生物质气化产生的气体组分复杂,含有大量的固体颗粒和焦油物质,需要进行气体净化和能量回收技术研究,以提高气体利用效率和减少环境污染。

生物质气化技术还需要进行原料预处理和气化催化剂研究,以降低生物质气化温度和提高反应速率,提高工艺经济性和可操作性。

四、研究现状生物质气化技术的研究现状主要包括技术改进、工艺优化和应用拓展等方面。

目前,国内外学术界和工业界在固定床气化、流化床气化、等离子体气化等领域开展了大量的研究工作,取得了一些重要的成果。

生物质气化技术的进展与应用前景研究分析

生物质气化技术的进展与应用前景研究分析

生物质气化技术的进展与应用前景研究分析随着全球能源需求的不断增长以及对环境保护的日益重视,寻找可持续、清洁的能源解决方案成为了当今世界的重要课题。

生物质气化技术作为一种具有潜力的能源转换技术,近年来得到了广泛的关注和研究。

生物质气化是指在一定的热力学条件下,将生物质原料(如木材、农作物秸秆、林业废弃物等)通过热化学转化过程,转化为可燃气体的技术。

这种可燃气体通常被称为生物质气,其主要成分包括一氧化碳、氢气、甲烷等。

生物质气化技术的发展可以追溯到很久以前,但真正的技术突破和大规模应用则是在近几十年。

早期的生物质气化装置简单、效率低下,且存在着气体净化困难、运行不稳定等问题。

然而,随着科学技术的不断进步,现代生物质气化技术在多个方面取得了显著的进展。

在气化反应的原理和机制研究方面,科研人员对生物质的热解、氧化和还原等过程有了更深入的理解。

通过优化反应条件,如温度、压力、气化剂的种类和流量等,可以提高气化效率和气体质量。

气化设备的设计和制造也有了很大的改进。

新型的气化炉结构更加合理,能够实现更好的物料流动和传热传质效果,从而提高了气化的稳定性和可靠性。

同时,采用先进的材料和制造工艺,延长了设备的使用寿命,降低了维护成本。

气体净化技术的发展也是生物质气化技术进步的重要方面。

生物质气中往往含有焦油、灰尘、硫化物等杂质,这些杂质不仅会影响气体的燃烧性能,还可能对设备造成损害。

如今,各种高效的净化方法不断涌现,如催化裂解、湿式洗涤、干式过滤等,能够有效地去除杂质,提高气体的纯度。

在应用领域方面,生物质气化技术展现出了广阔的前景。

在能源供应领域,生物质气化可以用于发电。

通过将生物质气送入燃气轮机或内燃机中进行发电,能够为农村地区、偏远岛屿等提供稳定的电力供应。

与传统的火力发电相比,生物质气化发电具有低碳、环保的优势。

在工业生产中,生物质气可以替代部分化石燃料,用于加热、烘干等工艺过程。

这不仅降低了企业的能源成本,还有助于减少温室气体排放,实现可持续发展。

生物质气化技术的研究现状

生物质气化技术的研究现状

生物质气化技术的研究现状生物质气化技术是一种将生物质原料转化为可燃气体的高效能途径,能够有效地利用生物质资源并减少对化石燃料的依赖。

随着世界能源环境问题的日益加剧,生物质气化技术的研究备受关注。

本文将就生物质气化技术的研究现状进行分析。

一、生物质气化技术概述生物质气化是指将生物质原料在高温、高压、缺氧或者无氧条件下,通过热化学反应转化为合成气(一种可燃气体,主要成分为CO、H2等)。

合成气可以被用于发电、供热、工业生产等领域,同时也可以通过合成制备液体燃料、化工产品等。

生物质气化技术公认为一种清洁能源技术,其利用生物质资源可以有效减少温室气体排放,具有广阔的开发利用前景。

生物质气化技术起源于20世纪初,最早应用于冶炼、炼油等工业领域。

20世纪60年代开始,生物质气化技术逐渐在能源领域得到关注。

我国自20世纪80年代末开始进行生物质气化技术的研究工作,到目前为止,已经取得了较大的进展。

随着环境保护问题的日益突出和生物质能源的重要性日益凸显,生物质气化技术研究发展势头良好。

1. 原理研究生物质气化技术原理研究是生物质气化技术研究的核心内容之一。

目前,国内外学者对生物质气化过程的热化学、动力学、流体力学等方面的原理进行了深入研究,建立了相应的理论模型。

这些模型为生物质气化技术的工程化应用提供了理论基础。

2. 工艺优化生物质气化技术的工艺优化是提高生物质气化效率和降低生产成本的关键。

目前,研究人员通过改进气化剂、控制气化温度、优化生物质颗粒尺寸等手段,取得了一系列工艺优化的成果。

这为生物质气化技术的工程化应用提供了技术支撑。

3. 设备改进生物质气化设备的改进对于提高生物质气化效率和降低生产成本至关重要。

目前,研究人员在生物质气化设备的设计、制造和运行方面进行了一系列改进,在提高稳定性、降低能耗、延长寿命等方面取得了一定成果。

4. 应用推广生物质气化技术的应用推广是生物质气化技术研究的重要方向之一。

目前,生物质气化技术已经在发电、供热、工业生产等方面得到了广泛应用,并取得了良好的经济和社会效益。

生物质气化技术的经济性与市场前景分析研究

生物质气化技术的经济性与市场前景分析研究

生物质气化技术的经济性与市场前景分析研究在当今能源需求不断增长和环境保护日益受到重视的背景下,生物质气化技术作为一种具有潜力的能源转换方式,正逐渐引起人们的关注。

生物质气化是将生物质原料(如木材、农作物废弃物、秸秆等)通过热化学过程转化为可燃气体的技术,这些可燃气体可以用于发电、供热、生产化学品等多种用途。

那么,生物质气化技术在经济性方面表现如何?其市场前景又怎样呢?一、生物质气化技术的经济性分析(一)初始投资成本生物质气化系统的初始投资相对较高。

这包括气化设备的采购、安装,以及配套的净化、储存和输送设施等。

不同规模和技术水平的气化系统,投资成本也会有所差异。

一般来说,小型的气化装置投资在几十万元到上百万元之间,而大型的工业化气化项目可能需要数千万元甚至更高的投资。

(二)运行成本运行成本主要包括生物质原料的采购和运输成本、设备的维护和维修成本、人员工资以及能源消耗等。

生物质原料的价格受季节、地区和市场供需关系的影响较大。

如果能够建立稳定的原料供应渠道,并实现本地化采购,可以在一定程度上降低原料成本。

设备的维护和维修需要专业技术人员,定期的保养和及时的故障处理对于保证系统的稳定运行至关重要,这也会产生一定的费用。

(三)能源产出效益生物质气化产生的可燃气体,如一氧化碳、氢气和甲烷等,可以用于发电、供热或作为工业燃料。

其能源产出效益取决于气体的产量、热值以及利用方式。

与传统的化石能源相比,生物质气化产生的能源在一定程度上可以减少对外部能源的依赖,并降低能源成本。

(四)政策补贴和税收优惠为了鼓励生物质能源的发展,许多国家和地区出台了相关的政策补贴和税收优惠措施。

这些政策可以在一定程度上弥补生物质气化项目的经济成本,提高项目的盈利能力。

例如,一些地方对生物质发电给予上网电价补贴,或者对生物质气化设备的购置提供资金支持。

二、生物质气化技术的市场前景分析(一)能源需求的增长随着全球经济的发展和人口的增加,能源需求持续增长。

生物质气化技术的研究现状

生物质气化技术的研究现状

生物质气化技术的研究现状1. 引言1.1 生物质气化技术的定义生物质气化技术是一种将生物质材料(如木材、秸秆、废弃农作物等)转化为燃气或液体燃料的技术。

通过高温、缺氧或氧气气化反应,生物质材料中的碳、氢、氧等元素被分解为气态产物,主要包括一氧化碳、氢气、甲烷等。

这些气体可以用作燃料,用于发电、供热或作为化工原料。

生物质气化技术的定义涵盖了将生物质资源转化为可再生能源的过程,是一种环保、资源高效利用的能源转化技术。

与传统的生物质燃烧相比,气化技术更加高效、清洁,能够有效减少废弃物的排放和对环境的影响。

随着对可再生能源需求的增加和对传统能源依赖的减少,生物质气化技术逐渐受到重视。

它不仅可以有效利用农林等资源的废弃物,还可以减少对传统石油等化石能源的依赖,有助于推动能源结构转型,减少温室气体排放,实现可持续发展。

生物质气化技术在能源产业中具有重要的意义和巨大的发展潜力。

1.2 生物质气化技术的发展历程20世纪70年代开始,随着环境保护意识的提高和可再生能源的重要性日益凸显,生物质气化技术引起了广泛关注。

研究者们陆续提出了各种改进方案,探索更高效、更环保的生物质气化技术。

进入21世纪,随着能源问题愈发紧迫,生物质气化技术得到了更多的投入和支持。

各国开展了大量的研究项目,展开了合作交流,推动了生物质气化技术的快速发展。

目前,生物质气化技术已经实现了从实验室研究到工程应用的转变,为实现可持续能源发展做出了重要贡献。

2. 正文2.1 生物质气化技术的原理生物质气化技术的原理是指将生物质材料在高温、无氧或缺氧环境下进行热解反应,通过热化学反应将生物质材料转化为气态产物,主要包括合成气、甲烷等。

生物质气化过程主要包括干馏、气相反应和气相凝结三个阶段。

在干馏阶段,生物质材料首先被加热至较高温度,释放出挥发性有机物和灰分。

在气相反应阶段,挥发分子在高温环境下发生气相裂解和重组反应,生成气态产物。

在气相凝结阶段,气态产物冷却凝结,形成液体和固体产品。

生物质气化技术的研究现状

生物质气化技术的研究现状生物质气化技术是一种利用生物质原料,通过热解或部分氧化反应,将生物质转化为可燃气体的技术。

这种技术具有环保、可再生等优点,因此在能源领域备受关注。

本文将对生物质气化技术的研究现状进行介绍,并探讨其在能源领域的应用前景。

目前,生物质气化技术的研究已经取得了一定的进展。

在气化原理方面,学者们对生物质气化的反应机理进行了深入研究,揭示了生物质气化过程中的热解、部分氧化和还原反应等基本原理。

在反应设备方面,已经开发出了多种不同类型的生物质气化装置,包括固定床气化炉、流化床气化炉、旋转窑气化炉等。

这些设备在实验室和工业中得到了广泛应用,为生物质气化技术的研究和开发提供了技术支持。

与此生物质气化技术在能源领域的应用也逐渐得到了重视。

生物质气化可以生产出一种称为生物质气的可燃气体,其中主要成分为一氧化碳、氢气和甲烷等,可以作为燃料直接供给燃气锅炉、内燃机等能源设备使用。

生物质气化还可以通过一系列气体净化和转化工艺,生产出合成天然气(SNG)、合成液体燃料(GTL)等产品,用于替代传统石油天然气产品。

生物质气化技术仍然面临一些挑战和问题。

生物质气化过程中产生的气体含有一定量的杂质和灰分,需要进行气体净化和除灰处理,以满足燃气的质量要求。

生物质气化装置的设计和运行参数对气化产物的组成和产量有着重要影响,需要进一步优化和改进。

生物质气化技术的经济性和可持续性也需要进一步研究和评估。

为了进一步推动生物质气化技术的发展,未来的研究方向可以从以下几个方面展开。

需要进一步深入了解生物质气化的反应机理和气化产物的特性,为气化过程的优化设计提供科学依据。

可以通过改进气化反应设备和工艺参数,提高气化产物的质量和产量,降低气化过程的能耗和成本。

还可以结合生物质气化技术与其他能源利用技术,如焚烧、气体化和发酵等,形成多能互补的能源利用系统,提高生物质资源的综合利用效率。

生物质气化技术是一种具有广阔应用前景的能源转化技术,通过不断的研究和改进,相信生物质气化技术将能够更好地为我国的能源结构调整和节能减排工作做出贡献。

生物质颗粒气化技术及其在新能源领域中的应用前景分析

生物质颗粒气化技术及其在新能源领域中的应用前景分析生物质颗粒气化技术是一种将生物质颗粒通过热解、气化等方法转化为可燃气体的技术,随着能源危机和环境污染问题的日益突出,生物质颗粒气化技术作为一种可再生能源技术备受关注。

本文旨在通过对生物质颗粒气化技术及其在新能源领域中应用前景的深入分析,探讨其在替代传统能源、减少碳排放、促进能源可持续发展等方面的潜力和发展趋势。

一、生物质颗粒气化技术概述生物质颗粒气化技术是将生物质颗粒作为原料,通过高温热解和气化过程得到可燃气体的技术。

生物质颗粒作为一种可再生资源,具有丰富的来源、低碳排放、可持续利用等特点,因此被广泛应用于能源生产领域。

生物质颗粒气化技术主要包括气化工艺、气化设备、气化产物等内容,其中气化工艺包括干燥、热解、气化等步骤,气化设备包括气化炉、燃烧室、气化反应器等设备,气化产物包括合成气、生物质灰渣等产物。

生物质颗粒气化技术的发展历史可以追溯到19世纪末期,随着能源需求的增加和环境污染问题的日益加剧,生物质颗粒气化技术逐渐受到关注。

近年来,随着生物质颗粒气化技术的不断发展和完善,其在能源领域中的应用前景也越来越广阔。

生物质颗粒气化技术可以替代传统的化石能源,减少对有限资源的依赖,降低碳排放,促进环保和可持续发展。

二、生物质颗粒气化技术在新能源领域中的应用前景1.替代传统能源生物质颗粒气化技术可以将生物质颗粒转化为可燃气体,用于发电、供热等用途,可以替代传统的煤炭、石油等化石能源。

与传统能源相比,生物质颗粒具有来源广泛、可再生利用、低碳排放等优点,可以有效减少对有限资源的依赖,提高能源利用效率。

2.减少碳排放生物质颗粒气化技术的应用可以有效减少二氧化碳等温室气体的排放,降低对环境的污染。

生物质颗粒气化过程中产生的气体可以被用作替代传统燃料,减少燃烧过程中的排放物,从而保护环境和减缓气候变化的影响。

3.促进能源可持续发展生物质颗粒作为一种可再生资源,具有丰富的来源、低碳排放、可持续利用等特点,有助于促进能源的可持续发展。

生物质气化技术的研究现状

生物质气化技术的研究现状【摘要】生物质气化技术是一种将生物质转化为可再生能源的重要技术,具有环保、可持续的优势。

本文首先介绍了生物质气化技术的发展历史,探讨了其研究方向和在能源领域的应用。

然后分析了生物质气化技术面临的关键挑战,包括原料选择、气化过程稳定性等问题。

最后展望了生物质气化技术未来的发展趋势,强调了技术创新和政策支持的重要性。

在对生物质气化技术的发展前景进行了展望,并指出未来研究应该重点关注技术的成本效益和环境影响。

生物质气化技术有望在未来成为重要的清洁能源生产途径,为解决能源安全和环境问题发挥重要作用。

【关键词】生物质气化技术、研究现状、发展历史、研究方向、能源领域、关键挑战、未来发展趋势、展望、研究方向。

1. 引言1.1 背景介绍生物质气化技术是一种将生物质原料转化为可再生能源的有效途径,具有巨大的环境和经济潜力。

随着能源需求的增长和对碳排放的担忧,人们对生物质气化技术的研究和应用越来越重视。

生物质气化技术是通过在高温和缺氧条件下将生物质原料转化为合成气的过程。

合成气主要由一氧化碳、氢气和少量二氧化碳、甲烷等气体组成,可以用作燃料或化工原料,具有广泛的应用前景。

生物质气化技术已经有数十年的研究历史,但直到近年来才得到广泛关注和应用。

随着气候变化日益严重和对传统能源的限制,生物质气化技术被视为一种可持续发展的替代能源技术。

其具有利用废弃生物质资源、减少碳排放、提高能源利用效率等优势。

生物质气化技术在实际应用中仍面临着诸多挑战,如原料多样性、气化过程稳定性、产品气质量控制等问题。

对于生物质气化技术的研究和发展具有重要意义,有望为能源领域的可持续发展提供新的解决方案。

未来,随着技术的不断突破和改进,生物质气化技术将有望成为一种重要的清洁能源技术,为实现碳中和目标和能源革命贡献力量。

2. 正文2.1 生物质气化技术的发展历史生物质气化技术的发展历史可以追溯到19世纪末。

最早的生物质气化技术是利用木材或煤炭进行燃烧产生气体的方式。

生物质气化技术研究现状与发展

生物质气化技术研究现状与发展近年来,与现代能源需求急剧增长相关的可再生能源的应用日趋兴盛,生物质能源的发展也受到越来越多的关注。

生物质气化是生物质资源利用的有效技术,其出口气体是沼气和热机能气体。

这是一种清洁、安全、可再生和可利用的能源。

因此,研究生物质气化技术开发与应用对于发展可持续能源具有重要意义。

一、生物质气化技术介绍气化是生物质资源转化为甲烷等有价值能源的技术。

它是通过物理热能和化学能释放生物质中的有价值物质而获得的,并形成甲烷等可燃气体和蒸气的综合技术。

它可以释放生物质内部的有价值物质,并转化为有价值的能源,它可以替代传统的石油、煤炭和天然气等化石能源的使用,为可再生能源的开发提供支持。

生物质气化技术主要包括:(1)热分解:过一种热处理方法将生物质中的有机物分解成较低分子量的物质;(2)熔炼:生物质物质熔解以释放更高分子量的烃和其它物质;(3)气化:生物质材料或熔融物质通过高温气化获得沼气、热机能气体等有价值气体;(4)转化:沼气经过净化和深度加工,转化成可用于动力发电和民用、工业用气大规模应用的替代能源。

二、生物质气化技术研究现状近年来,生物质气化技术的研究取得了显著成果,从实践中积累了丰富的经验。

根据近几年生物质气化技术发展的特点,可以概括为以下几个方面:(1)规模不断扩大:随着社会的发展,生物质气化技术的发展也受到越来越多的关注,其规模也不断扩大。

已成熟的生物质气化技术可以满足一定规模以上的能源需求,比如电力、工业、居民等领域;(2)自动化程度不断提高:近年来,随着计算机技术和控制技术的发展,生物质气化技术的自动化水平也在不断提高,使得整个生物质气化过程更加高效、省时、省力、安全;(3)效率不断提升:生物质气化技术的研究不断推进,已经有许多研究突破,使得整个气化过程的效率有了很大的提升,从而可以更大规模地满足能源需求;(4)成本不断降低:随着技术的发展,生物质气化技术的实施成本也在不断降低,使得生物质能源的发展更加经济可行,同时能够节约大量的能源开发和使用的成本。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

生物质气化技术概况与展望
【摘要】生物质能是一种重要的可再生能源,利用生物质气化技术能实现CO2的减排,节约常规能源,符合可持续发展的要求。

本文介绍了生物质气化技术的原理、技术及其设备。

着重的阐述了生物质气化技术在我国的应用现状,现有技术遇见的问题,及其开发的前景。

【关键词】生物质能;气化原理;气化技术;气化设备
【Abstract】The biomass is a sort of renewable energies which could be used with gasification technology to realize reducing of carbon dioxin emission and saving of the traditional energy resources for the purpose of sustainable development. This article describes the principles of biomass gasification technology and equipment. Focus on elaboration of biomass gasification technology in China application status, the existing technical problems encountered, and their development prospects.
【Key words】Biomass energy;Gasification principal;Gasification technology;Gasification mechanism
0前言
能源是人类生存与发展的前提和基础。

人类文明的每一步跨越和进步都与所用能源种类及其利用方式紧密相连。

根据2000年世界常规能源概况表明,石油尚可开采40年。

煤炭可开采460年,天然气可开采62年[1]。

能源和环境的双重压力,使得人类不得不开始寻找一种相对比较清洁的可再生能源,而生物质能就是目前比较理想的选择之一。

生物质能是指能够当做燃料或者工业原料,活着或刚死去的有机物。

我国是一个农业大国,生物质能资源相当丰富,全国每年农作物秸秆的产量约为7亿吨[2]。

这些秸秆只有一部分被用作燃料、饲料,绝大部分的秸秆资源直接被点燃,一方面未得到充分合理的利用,一方面,秸秆的燃烧也污染了大气环境。

1生物质气化原理
图1生物质气化原理图[4]
其基本原理是将物质原料加热,伴随着温度的升高,析出挥发物,并在高温下裂解(热解);热解后的气体在气化炉的氧化区与供入的气化介质(空气、氧气、水蒸气等)发生氧化反应并燃烧;燃烧放出的热量用于维持干燥、热解和还原反应,最终生成了含有一定量CO,H2,CH4,CnHm的混合气体,除焦油、杂质后即可燃用或者发电[3]。

其原理可以用图1表示。

气化的基本原理是被气化物所含的固体碳,在特定的条件下向一氧化碳转化的热化学过程。

因此,生物质气化技术包含2个内容,即热化学过程和保证热化学过程顺利进行所需条件的装置。

热化学过程是相当复杂的,下述化学反应式可以近似地描述该过程[5]:
C+O2←→CO2+394kJ(1)
C+CO2←→2CO-172kJ(2)
H2O+CO←→CO2+H2-2.89kJ(3)
H2O+C←→CO+H2-175kJ(4)
C+2H2←→CH4+75kJ(5)
在上述5个化学反应式中,式(1)是至关重要的,通过式(1)的氧化反应所放出的热量使炉内的温度升高,保证其余反应能够顺利进行。

随着反应温度
的升高,气化速率随之加快,CO2含量减少,可燃成分增加。

如将上述5个化学反应式相加,则得:
4C+O2+2H2O-→CO2+2CO+CH4+121kJ(6)
式(6)表明,当75%的C元素被气化为可燃气体后,余下的121kJ热量已不足以驱动反应式(2),(4)的进行,而反应式(3),(5)因为没有CO,H2也不能进行,因此气化效率的最高值为75%左右,余下的热量主要消耗在空气和原料的升温过程中,气体和灰分也带出了大量的热[6]。

2生物质气化技术发展概况
热解气化是一种热化学反应技术,它通过气化装置的热化学反应,可将低品位的固体生物质转换成高品位的可燃气。

自1839年世界上第一台上吸式气炉问世以来,气化技术已有160多年的历史,但较大规模应用生物质热解气化技术,则始于20世纪30、40年代,第二次世界大战期间,为解决石油燃料的短缺,用于内燃机的小型气化装置得到广泛使用。

从上世纪七十年代初开始,受石油危机影响,这一技术有了新的发展[7]。

国外生物质气化装置一般规模较大,多用作气化发电、生物质燃气区域供热、水泥厂供气与发电联产、生物质气化合成甲醇或二甲醚以及生物质气化合成氨。

以前两者最为主要。

如在美国,生物质能发电的总装机容量已经超过10000MW,单机容量达到10-25MW。

1999年,瑞典地区供热和热点联产所消耗的能源中,26%是生物质能[8]。

我国的生物质气化主要是以户用的气化和取暖为主,表1所示。

(a)下吸式固定床气化炉
(b)上吸式固定床气化炉
(c)平吸式固定床气化炉
图2.1固定床气化炉的工作原理
当然,我国也在积极的研究生物质气化发电技术。

我国沼气发电的研发历史已经有20多年,在应用研究及设备质量上有一定的基础。

我国的沼气发动机主要有两类:即全烧式和双燃料式。

目前“沼气—柴油”双燃料发动机的研发引起了普遍的重视[9]。

3生物质气化技术的关键设备
生物质气化是通过气化装置的热化学反应,可将低效能的固体生物质转换成高效能的可燃气,完成气化反应的装置称作气化炉,因此气化炉自然是生物质气化过程中的关键设备之一。

按床体的结构可将气化炉分为固定床气化炉和流化床气化炉2种。

如图2,给出了6种典型的气化炉结构图[4]。

相关文档
最新文档