生物质燃气热解气吸附脱除焦油
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生物质燃气热解气吸附脱除焦油 关键词：生物质燃气；生物质热解气；除焦油；焦油净化；吸附脱除焦油；焦油烟气脱除工艺 生物质资源是绿色的可再生资源，经过适当的热化学或生物化学过程，可转化为生物质燃气，或进一步深加工获得化学品，为社会提供基础化工原料或能源。 生物质热化学转化过程是在高温(或辅助催化剂)条件下，生物质原料经过干燥、热分解、氧化和还原阶段，大分子经历断裂和重组，转化为小分子燃料油或燃气的过程。目前，该技术已成为生物质资源利用的主要方式之一，而气化是该技术的主要形式。但是，该技术在气化过程的稳定性、气化过程的经济性及后续产品使用过程的安全性上尚存在一些关键障碍，没有取得大规模推广应用。 在生物质原料热化学转化过程中，伴随着气态产物的出现，会产生焦油大分子。焦油常温下是一种黑褐色黏稠液体，其成分非常复杂。焦油的主要成分不少于20种，大部分是苯的衍生物及多环芳烃，其中含量大于5％的有萘、甲苯、 二甲苯、苯乙烯和酚等。生物质焦油在200℃以下为液态，300℃以上呈气态， 在高温下能分解成小分子永久性气体。焦油的存在阻碍生物质气化技术大规模应用的主要问题如下：①焦油在低温下凝结成液体，易和水、碳粒等粉尘结合为粘稠物，堵塞输气管道和阀门，腐蚀金属，影响系统运行和安全；②焦油难以完全燃烧，并产生碳黑等颗粒，对用于发电的燃气设备(如内燃机、燃气轮机等)的叶轮损害严重；③焦油及其燃烧后产生的毒气会污染环境；④焦油占可燃气能量 的5％～10％，在后续使用过程难以与燃气一起被利用，会降低热化学转化过程效率。由此可见，可燃气中的焦油具有相当大的危害性，是生物质气化过程应用 的主要障碍之一，必须对其进行有效处理。 生物质燃气焦油处理方法主要包括物理法、热化学方法和等离子除焦法等。 物理除焦方法包括湿法和干法两大类。湿式除焦法主要为水洗法，是用水将可燃气中的部分焦油冷却为液体，被水冲洗带走，该方法主要缺点是燃气中易夹带焦油雾滴，而且会带来洗焦废水的二次污染问题；干式除焦法即采用过滤技术净化燃气，可避免对水体和土壤的二次污染，但是在工程应用中，去除焦油的效果不理想，系统设备复杂，运行寿命短，常与其它除焦方法联用。等离子除焦法是利用电晕放电可分解有机物的特点进行焦油的脱除，但是该方法设备造价和运行费用高，对操作管理的要求也比其它方法高。热化学转化法是在一定的温度条件下 将焦油转化成燃气小分子，提高生物质的转化率和利用率，可分为热裂解法和催 化裂解法，其中热裂解法能耗高，而催化裂解法催化剂易积炭和烧结，机械强度也较差，因而仅存在小规模示范应用。 采用液体吸收剂用吸收的方法降低燃气中焦油的含量，并通过解吸作用达到吸收剂循环利用，是基于溶剂的湿法除焦过程。荷兰能源中心开发的“OLGA”除焦方法就是以溶剂吸收焦油为基础的新型除焦工艺，研究结果表明：重质焦油可被完全脱除，焦油露点温度降低至 25℃，焦油不会在气化炉下游凝结；99％酚类和97％杂环类焦油可被脱除，可节省因处理被酚类或其它水溶性焦油混合物污染的废水的成本。生物质燃气的溶剂法脱焦工艺，通过溶剂的冷却吸收作用，将焦油中的重组分脱除，轻组分选择性脱除，将经过处理后的燃气中焦油的 露点降低到使用温度之下，从而解决由焦油的凝结而产生的管道堵塞等问题。但是，这两种方法第一级脱焦油冷却塔采用外加溶剂冷却焦油，由于这部分焦油成2 分复杂，固体颗粒多，会形成难以分离的混合粉尘粘稠、恒沸混合物，分离回用难度大，操作成本高。 另一方面，吸附是利用固体介质的多微孔特性，对组分进行选择性吸着的单元操作。吸附分离过程已广泛地用于化工等诸多行业，成为重要的分离手段之一。 相对吸收作用，吸附过程能更有效地捕集浓度很低的有害物质，因此，当常规的吸收方法脱除液体或气体中的有害物质特别困难时，吸附可能成为较为满意的解决方法。近年来，吸附广泛用于苯、甲苯和甲醛等低浓度挥发性有机物(VOC) 的深度脱除和回收。一般来说，相对吸收作用，吸附作用具有如下优点：(1) 吸附床为固体，不存在腐蚀；(2)可控性强，可实现全自动运行；(3)能将污 染物深度脱除和回收。但是，吸附过程在生物质燃气焦油脱除过程的应用不多见。 鉴于以上原因，盐城市海韵环境工程技术有限公司通过其它企业沥青焦油烟气焦粉吸附及焦化行业中焦油焦粉吸附系统启发，通过，在烟气中喷入活性炭粉或氢氧化钙粉作吸附剂来吸附烟气中的焦油和VOC等成分。吸附法是废气与多孔性固体接触，使其在污染物吸附在固体表面而从气流在分离出来，吸附作用可发生在不同界面上，气体或污染物在固体（吸附剂）表面被吸附的过程是一种自发性过程。对于吸附剂及其被吸附物来说，被吸附物质的量随着表面增大而增加。活性炭粉或氢氧化钙粉本身就是非常良好的吸附剂。吸附剂一般满足以下要求：（1）比表面积及孔隙率大；（2）吸附能力强；（3）选择性好；（4）颗粒均匀，有较好的机械强度、化学稳定性和热稳定性好；（5）制作简单，价格便宜； 当烟气含水量大于：15％～30％ 含油率大于 4％～10％(重量百分比), 可通过料仓采用200目左右的氢氧化钙粉粉作为吸附剂，吸附烟气中的水分及焦油。氢氧化钙粉料从料仓内排出后经给料装置后，通过给料控制装置调节输送氢氧化钙粉量大小，再在压缩空气的作用下经过气动溜槽均匀输送到油水预除尘装置中；氢氧化钙粉料在油水预除尘装置中，成为飘浮状，与反向进入的高流速烟气充分混合接触、反应、表面吸附，去除烟气中的水蒸气,有害物废油等。含有害物质烟气在油水预除尘装置中经过氢氧化钙吸附后，含吸附物的氢氧化钙、烟尘颗粒及烟气进入油水预除尘旋风焦油烟气吸附捕集器装置系统进行气固分离过滤，过滤净化后的烟气经引风机直接进入塑烧板除尘器（或布袋除尘器），避免油和水分对塑烧板（或布袋）的损害。本油水预除尘旋风焦油烟气吸附捕集器装置除尘效率达80-85%。 焦油吸附专利技术原理；烟气中含焦油废气除尘系统吸附装置（专利申请号201920548378.3专利申请号202020741197.5），确保实现除尘系统安全稳定运行目标。为了实现上述目的，本装置包括焦油吸附塔、布袋除尘器、吸附剂粉仓计量输送装置、罗茨风机、循环泵输送系统、物料流化器、脉冲喷吹系统和智能操作系统。所述的焦油吸附塔设置于布袋除尘器前方，用于焦油烟气中大颗粒物与细微粉尘的分离，焦油吸附塔内部设置有多层焦油吸附板，焦油吸附板由金属滤网制成C型或U型档板，新加入的吸附剂与烟气携带的焦油物料在焦油吸附板形成激烈湍动的大比表面物料床层，来吸附焦油，且吸附了焦油的物料，在高湍动的环境下，聚集凝并形成较粗颗粒，焦油被吸附剂有效地包裹；所述的脉冲喷吹系统设置于焦油吸附塔顶部，用于将焦油吸附板上粗颗粒喷吹落入灰斗内，以防止焦油吸附板金属微孔过滤网板堵塞；所述物料流化器设置于焦油吸附塔底部的灰斗内，对灰斗内的吸附剂粉进行流化处理；所述的吸附剂粉仓计量输送装置3 包括缓冲小仓，缓冲小仓下部设有传感器称重装置，缓冲小仓下方依次连接有星型给料器、喷射泵，喷射泵一端连接罗茨风机，另一端连接吸附剂喷淋管；所述吸附剂喷淋管设置于焦油吸附塔内对应多层焦油吸附板，用于将吸附用的吸附剂均匀散布于焦油吸附塔内部以及焦油吸附板上；在焦油吸附塔的灰斗出口设置有循环泵送设备，流化后的吸附剂粉在气力作用下重新输送至焦油吸附塔上方进行喷淋，如此循环，直至流化后的吸附剂粉再无吸附功能为止，主要通过洗涤次数及阻力值来判定流化后吸附剂粉的吸附能力。无吸附功能吸附剂粉副产物外排至灰库储存。 本装置中吸附剂优选地氧化钙粉、氢氧化钙粉作吸附剂钙基吸附剂,表面积为≥22m2/g。 本装置中吸附剂优选地各种具有很高孔隙率和比面积较大的粉末材料(煅后焦粉、焦炭粉、活性炭、白云石粉等) 作为吸附剂来吸附净化焦油烟气。 关键词：布袋除尘器；焦油吸附捕集器 ；生物质燃气；生物质燃气二次除焦油；焦油净化；生物质燃气除焦油；生物质热解气除焦油 焦油烟气收尘工艺线路 排烟除尘系统区域烟气----主管道---旋风焦油烟气吸附捕集器装置-----新增风机----塑烧板除尘器（或布袋除尘器）----风机------烟囱。盐城市海韵环境工程技术有限公司研发的含焦油烟气吸附布袋除尘器获国家两项实用新型专利和一项发明专利。针对烟气尘源含油、含火星造成粉尘粘附性增大易沾粘钢板特性，含尘气体首先进入油水预除尘装置进行干式除尘，当含尘气体进入箱体时， 在油水预除尘装置内设置碰撞板将大部分较大颗粒经及带有粘性粉尘加以捕抓，这为第一道干式除尘，经过第一道干式除尘的含尘气体再进入钢丝球过滤层，利用钢丝球将比表面积扩大，进行进一步粉尘碰撞，接触收集，将大部分污染源收集，在钢丝球过滤层设置清堵空气炮用于阻止粉尘的积聚, 让其吸附在钢丝球过滤层上的物质脱落便于清理过滤层，让其脱落的物质掉落到灰斗上，便于集中处理。在油水预除尘装置设置保养维修门，定期清除碰撞板沾附之粉尘和更换钢丝球，即可维持装置正常运转。
生物质热解技术
生物质压缩成型技术
1 压缩成型原理
生物质主要有纤维素、半纤维素和木质素组成。木质素为光合作用形成的天然聚合体，具有复杂的三维结构，属于高分子化合物，它在植物中的含量一般为15%~30%。木质素不是晶体，没有熔点但有软化点，当温度为70-110℃时开始软化，木质素有一定的黏度；在200-300℃呈熔融状、黏度高，此时施加一定的压力，增强分子间的内聚力，可将它与纤维素紧密粘接并与相邻颗粒互相黏结，使植物体变得致密均匀，体积大幅度减少，密度显著增加，当取消外部压力后，由于非弹性的纤维分子之间相互缠绕，一般不能恢复原来的结构和形状。在冷却以后强度增加，成为成型燃料。压缩时如果对生物质原料进行加热，有利于减少成型时的挤压力。
对于木质素含量较低的原料，在压缩成型过程中，可掺入少量的黏结剂，使成型燃料保持给定形状。当加入黏结剂时，原料颗粒表面会形成吸附层，颗粒之间产生引力，使生物质粒子之间形成连锁的结构。这种成型方法所需的压力较小，可供选择的黏结剂包括黏土、淀粉、糖蜜、植物油和造纸黑液等。
2 压缩成型生产工艺
压缩成型技术按生产工艺分为黏结成型、压缩颗粒燃料和热压缩成型工艺，可制成棒状、块状、颗粒状等各种成型燃料。
生物质—-干燥—-粉碎—-调湿—-成型—-冷却—-成型燃料
主要操作步骤如下：
（1） 干燥
生物质的含水率在20%-40%之间，一般通过滚筒干燥机进行烘干，将原料的含水率降低至8%-10%。如果原料太干，压缩过程中颗粒表面的炭化和龟裂有可能会引起自燃；而原料水分过高时，加热过程中产生的水蒸气就不能顺利排出，会增加体积，降低机械强度。
（2） 粉碎
木屑及稻壳等原料的粒度较小，经筛选后可直接使用。而秸秆类原料则需通过粉碎机进行粉碎处理，通常使用锤片式粉碎机，粉碎的粒度由成型燃料的尺寸和成型工艺所决定。
（3） 调湿
加入一定量的水分后，可以使原料表面覆盖薄薄的一层液体，增加黏结力，便于压缩成型。
生物质气化技术的研究现状
龙源期刊网
生物质气化技术的研究现状
作者：张子英
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第01期
摘 要：生物质气化技术是将固体生物质放入气化炉中进行加热从而转换可燃性气体，以此用作燃料，它是一种热化学处理技术。其基本原理是将固体生物质原料进行不完全燃烧，在转换过程中需要加入氧气或水蒸汽等气化剂，使其发生氧化反应并燃烧。由于固体生物质原料具有特殊物理性质，在进入气化炉进行气化前需对固体生物质原料进行破碎和增添介质等预处理。通过预处理的原料在气化炉中进行燃烧，其产生的热量用于维持热解和还原反应，最终得到可燃性混合气体，对该气体过滤除去焦油及杂质后，即可用于燃烧供暖或发电。
关键词：生物质气化技术;研究现状;发展趋势
1 我国生物质气化技术的研究现状
在我国，科研单位利用生物质气化技术不仅在集中供气方面有着较广泛的应用，更是将生物质气化技术进行发电并取得了较大的经济效益和社会效益。气化发电过程主要有3个方面：
①在气化炉中把固体生物质转化为气体燃料;②将产生的气体燃料进行净化从而保证燃气发电设备的正常运行;③利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电，提高了发电效率。
其中广州能源所将木质废弃物作为原料开发循环流化床气化技术，该气化发电技术的有效开发可以完成4MW的发电能力。生物质气化合成液体燃料通过热化学方法将生物质气化产生高质量的合成气，进而采用催化合成技术合成液体燃料，是一种间接液化技术。在家用、集中供热和供气方面，中国农业机械化研究院研制的ND系列和锥形流化床、江苏金江生物能源科技有限公司研制的固体有机废弃物规模化分区式气化炉都取得了较大的环保和经济效益。
2 气化炉的研究现状
近年来，随着国家环保形势的日益严峻，燃煤排放所产生的氮氧化物、二氧化硫、粉尘等大气污染物对环境造成严重的污染，中小型燃煤锅炉、窑炉的淘汰已经成为趋势。生物质气化炉可将秸秆、稻草、木屑、木片、玉米芯、稻壳等多种生物质原料气化产生生物质燃气，燃气再通入锅炉或者窑炉进行燃烧。通过严格的原料控制和合理的气化工艺，生物质燃气燃烧产物中氮氧化物和二氧化硫含量可以降至极低的水平，可以达到天然气排放标准。作为一种燃气发生设备，气化炉设备本身具有独立性，对其进行独立的能源平衡分析和热工性能试验具有其必要性。2006年，农业部发布了《秸秆气化装置和系统测试方法》（NY/T 1017-2006），该标准规定了以秸秆为原料（木质、稻壳等原料参照执行）的气化装置和系统的主要性能试验方法。该标准操作简单，试验数据量少，可操作性强，可用于快速判断生物质气化系统的主要性能参数。其局限性在于： 龙源期刊网
生物质气化与催化剂的研究进展
第４６卷第１期 ２０１２年１月 生 物 质 化 学 工 程
Ｂｉｏｍａｓｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４６ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１２
・综述评论——生物质能源・
生物质气化与催化剂的研究进展
肖志良，左宋
（南京林业大学化学工程学院，江苏南京２１００３７）
摘要：生物质气化是一种在高温氧化性介质作用下将生物质热分解为可燃性气体的热解技术。为了提高生物质气化 过程中气化效率、调整可燃性气体组分的含量和去除焦油，通常需要采用不同气化介质、改变气化条件或添加不同的催
化荆。本文重点综述了生物质气化所使用的介质和催化剂种类以及气化条件对气化气组分，主要是Ｈ２和ＣＯ的影响规 律。最后对未来生物质气化研究进行了展望，提出了几个待研究解决的问题。 关键词：生物质；气化；催化剂；氢气；一氧化碳 中图分类号：ＴＱ３５１；ＴＫ６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—５８５４（２０１２）Ｏ１—００３９—０６
Ｒｅｓｅ．ａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｂｉｏｍａｓｓ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ
ＸＩＡＯ Ｚｈｉ—ｌｉａｎｇ，ＺＵＯ Ｓｏｎｇ－ｌｉｎ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００３７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｉｏｍａｓｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｂｉｏｍａｓｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｗａｓ ｃｏｎｖｅｎｅｄ ｉｎｔｏ ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ ｇａｓ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｘｉｄｂｉｌｌｉｔｙ ｍｅｄｉａ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｖａｒｉａ－ ｂｌｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｄｉｕｍ，ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ａｄｊｕｓｔ ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ ｇａｓ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔａｒ ｔｈａｔ Ｗａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｄｉａ ａｎｄ ｃａｔａｌｙｓｔ，ａｎｄ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｇａｓｅｏｕｓ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｉ．ｅ．， Ｈ２ ａｎｄ ＣＯ，ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｅｍｐｈａｔｉｅａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｗａｓ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｍａｓｓ；ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｃａｔａｌｙｓｔ；ｈｙｄｒｏｇｅｎ；ｃａｒｂｏｎ ｍｏｎｏｘｉｄｅ
生物质气化技术及焦油裂解催化剂的研究进展
第４６卷第２期 ２０１２年３月 生 物 质 化 学 工 程 Ｂｉｏｍａｓｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４６ Ｎｏ．２ ＭａＦ．２０１２
・综述评论——生物质能源・
生物质气化技术及焦油裂解催化剂的研究进展
王夺，刘运
（厦门大学能源研究院，福建厦门３６１００５）
摘要：本文综述了国内外研究机构在生物质气化技术方面的研究进展，主要是对不同于传统气化炉结构的优化设计和 对焦油催化裂解所用的催化剂的研究进行了评述，最后指出了进一步的研究与发展方向：如生物质气化反应器的模拟； 焦油催化裂解反应机理的研究和动力学模型的建立。 关键词：生物质；气化；气化炉；焦油；生：物质燃气 中图分类号：ＴＱ３５；ＴＫ６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—５８５４（２０１２）０２—００３９—０９
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｂｉｏｍａｓｓ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ
Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ ｏｆ Ｂｉｏｍａｓｓ Ｔａｒ
ＷＡＮＧ Ｄｕｏ，ＬＩＵ Ｙｕｎ—ｑｕａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ ３６１００５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｂｉｏｍａｓｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｓｕｂｊｅｃｔｓ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓｉｆｉｅｒ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｇａｓｉｆｉｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｏｎ ｔａｒ ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ ａｎｄ ｓｙｎｇａｓ ｑｕａｌｉｔｙ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｏｒｓ，ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｍｏｄｅｌ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｍａｓｓ；ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｇａｓｉｆｉｅｒ；ｔａｒ；ｂｉｏｍａｓｓ ｓｙｎｇａｓ
生物质气化技术研究进展
生物质气化技术研究进展
关海滨;张卫杰;范晓旭;赵保峰;孙荣峰;姜建国;董红海;薛旭方
【摘 要】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.%As one of the important methods of clean and efficient
exploitation of biomass, the biomass gasification technology has a broad
development prospects.The domestic and abroad advances of biomass
gasification technologies in recent years, such as gasifying agent
gasification,pyrolysis gasification, catalytic gasification, plasma gasification,
ultra supercritical water gasification, etc.were reviewed in the paper.Tar
removal and purification, and the preparation of efficient catalysts are
regarded as the two biggest obstacles to the biomass gasification, and the
removal of tar by chemical method and the development of compound
生物质气化存在的问题、解决方式及应用[管理资料]
![生物质气化存在的问题、解决方式及应用[管理资料]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/06074b5de55c3b3567ec102de2bd960590c6d9d1.webp)
生物质气化技术存在的问题、解决方式及应用情况
一、生物质气化技术存在的问题： 在一定的热力学条件下，借助于气化介质（空气、氧气或水蒸气等），使生
物质的高聚物发生热解、重整、氧化和还原反应，热解伴生的焦油进一步热裂化
或催化裂化成为小分子碳氢化合物，进一步生成CO、H2和CH4等混合燃气。
生物质气化利用可包括气化供气技术、气化供热技术、气化发电技术和气化
制氢技术等。目前生物质气化技术发展较快，主要以气化供气和供热为主向气化
发电、冷热电多联产等方向发展。
生物质气化利用虽然较广阔，但生物质气化还不能大量推广，主要影响生物质气化发
展的因素有： （一）燃料：
⑴生物质成型燃料（BMF）：①燃料原料。生物质原料多种多样，有木质和
草本类，城市有机垃圾和动物粪便等。原料不同，燃料的热值、灰分和挥发分也
不同，不同原料产生燃气量也不同。②燃料其他物理性质。水分含量、燃料密度
（颗粒密度和堆积密度）、颗粒大小等。水分含量过大或太小都不利于生物质气
化；在原料一定的条件下，燃料密度越高，气化效果越好；小颗粒的燃料相对比
大颗粒气化效果好。在2013年及以前，BMF行业虽发展快速，但燃料参数多种多
样，没有固定的规格。
⑵燃料供应：生物质原料（农业、林业资源）较丰富的地区,生物质成型燃
料应用较广泛的地方可以相应的降低燃料的收集成本，进而降低气化过程中的成
本。虽然中国可利用的生物质资源较丰富，但是燃料分布不均匀，目前出现生物
质资源较丰富的地区生物质利用较少，而需生物质原料的地方需花费较高的运输
成本到其他地方购买生物质燃料，大大增加了生物质气化过程的燃料成本，同时
燃料供应不足制约着生物质气化的发展，影响生物质气化效果。
（二）净化：
目前生物质气化技术的净化分为干式和湿式，干式主要去除其中的粉尘和颗
粒，湿式主要去除焦油和少量的微细颗粒。
目前气体净化还不成熟，气化效果不明显，焦油去除难度较大，容易引起二
次污染，净化的成本还相对较高。
生物质气化中焦油的产生及处理方法
生物质气化中焦油的产生及处理方法
陈晓娟
【摘 要】21世纪以来,全球的经济和工业都取得了巨大的成就,然而化石能源的枯竭及其造成的环境污染也成了当下最需要解决的问题,在此背景下生物质气化技术作为环保型再生能源受到了广泛的关注而得到飞速发展但是生物质气化技术在复杂的气化过程中会产生焦油等副产品.而且这类副产品存在较大的危害性.因此,本文从生物质气化焦油的发生过程入手,分析了不同类型的焦油处理方法,希望能够借此来为生物质气化的发展和运用提供了一定的帮助.
【期刊名称】《资源节约与环保》
【年(卷),期】2016(000)001
【总页数】1页(P46)
【关键词】生物质气化;焦油;处理
【作 者】陈晓娟
【作者单位】湖北省武汉市洪山区华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院 湖北武汉 430074
【正文语种】中 文
在2009年底于丹麦哥本哈根召开的全球气候变化会议上，重点讨论了全球化石能源消耗迅速和储备有限性问题、能源需求增长问题以及使用产生大量CO2、SO2、NOx污染气体从而诱发的烟尘、酸雨、全球变暖、臭氧层破坏等环境问题。生物质能是一种非常环保、价值丰富的再生能源，可替代石化能源，其开发与应用也引发了人们的热议和关注。但是，这种生物质气化的转换技术却无法避免在气化过程中产生一种叫焦油的副产物，这种物质最终会引发设备运行异常、高功率运行以及气化效率低等问题；除此之外，焦油本身作为一种混合物，其中含有多核芳香族会对人类的生存环境和健康造成严重的危害。
生物质能通过直接燃烧仅能够转换10%左右，而通过热化学转化则可以产生燃料、化学原料以及生物质，是一种非常高效的方式。虽然生物质气化的目标在于尽可能产生最大限度的可燃性气体，但仍然无法避免在气化过程中产生副产物，也就是焦油。
生物质气化过程中的主要气体有氢气、氮气、水蒸气以及一氧化碳和甲烷，另外还有产生部分有机和无机颗粒，而其中有机物便包括小分子碳氢化合物和大分子多核芳香族碳氢化合物，后者即为焦油。因为当生物质被加热到200℃以上时，组成生物质的纤维素、木质素和半纤维素等成分的分子键将会断裂，发生明显热分解，产生氢气、氮气、水蒸气以及一氧化碳和甲烷等气态分子，而还有部分焦炭、木醋酸和焦油等。其反应过程为：
催化裂解原理
生物质焦油催化裂解催化剂
生物质在气化过程中会产生大量焦油，其成份非常复杂，可以分
析出的成份有200多种，主要的有20多种，大部份是苯的衍生物及
多环芳烃（PAH），其中含量大于5%的有7种，分别是苯、萘、甲
苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚。焦油在低温时（<200℃）时凝结成液
体，随着温度的升高呈气态，在高温下能分解成小份子永久性气体（再
降温时不凝结成液体）。因此，可燃气中焦油的含量随温度的升高而
减少[1]。焦油占可燃气能量的5%～15%，在低温下难以与可燃气一
道被燃烧利用，民用时焦油中所含有的的能量就被浪费掉了。更重要
的是由于焦油在低温下凝结成液体，容易和水、炭粒等结合在一起，
阻塞输气管道，卡住阀门、抽风机转子腐蚀金属；难以彻底燃烧，燃
烧时产生炭黑等颗粒，对燃气利用设备如内燃机、燃气轮机等伤害相
当严重；且焦油及其燃烧后产生的气味对人体是有害的[2]。
因此，可燃气中的焦油具有相当大的危害性，在使用可燃气前，必须尽量将其清除干净。固然，对其中的硫化物、颗粒物同样也要净
化并满足用户的要求。
1. 焦油的定义
焦油是可冷凝的多种碳氢化合物的总称，它包括单环到复杂的多环芳烃化合物。不同的研究团体对焦油有不同的定义。1998年在布
鲁塞尔举行的欧盟/国际教育协会/美国能源部会议中，预会专家对焦
油的定义是：所有份子量大于苯的有机污染物[3]。
2. 焦油的处理方法
焦油的处理方法有普通方法和催化裂解法，普通法除焦油可分为湿法和干法两种。湿法去除焦油是生物质气化燃气净化技术中最为普
通的方法。它包括水洗法和水滤法，水洗法又分为喷淋法和吹泡法。
湿法净化系统普通采用多级湿法联合除焦油，系统成本较低，操作简
单，生物质气化技术初期的净化系统普通均采用这种方式。但这种方
式有以下缺点：① 含焦油的废水的排出易造成二次环境污染；② 大
量焦油不能利用，造成能源损失；③ 实际净化效果不太好。干法净
化是为避免湿法净化带来的水污染问题，采用过滤技术净化燃气的方
生物质热解焦油生成及部分氧化机理的实验研究
生物质热解焦油生成及部分氧化机理的实验研究
生物质热解焦油生成及部分氧化机理的实验研究是指对生物质进行热解过程中生成的焦油以及焦油经过部分氧化后产生的化合物进行实验研究，旨在揭示生物质热解焦油生成的机理，以及焦油部分氧化后产生的化合物的生成途径和反应机制。
在生物质热解过程中，通过加热生物质样品，其中的有机物发生热解反应，生成气体、液体和固体产物。其中，液体产物主要是焦油。生物质热解焦油是一种复杂的混合物，含有大量的多环芳香烃、酚类物质以及其他杂质。为了研究焦油的生成机理，可以采用各种实验手段，如热解实验、质谱分析、核磁共振等。
焦油部分氧化是指将焦油暴露在氧气中进行反应，产生新的化合物。焦油部分氧化过程中，多环芳香烃等化合物可以被氧化成酚类物质、醛类化合物，甚至发生裂解反应生成低碳化合物。部分氧化的机理可以通过实验研究和理论模拟等方法来揭示。
通过实验研究生物质热解焦油生成及部分氧化的机理，可以为生物质能的加工利用提供理论依据和技术指导。
秸秆类生物质气化过程中影响燃气焦油含量的因素
畜牧与饲料科学 Ａｎｉｍａｌ Ｈｕｓｂａｎｄｒｙ ａｎｄ Ｆｅｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２０１０，３１（４）：１７７—１８０
秸秆类生物质气化过程中影响燃气焦油含量的因素
范志华１，２孔庆学 ，彭锦星 ，陈冠益 ，林群慧 （１．天津农学院食品科学系生物工程教研室，天津３００３８４；２．天津大学环境科学与工程学院，天津３０００７２）
摘要：秸秆类生物质热解气化制取可燃气的过程中焦油作为不可避免的副产物具有多方面的特性，形成焦油的反应过 程极其复杂，影响其含量的因素也很多，其中主要因素包括秸秆资源种类及其特性、气化设备类型及其内部结构，以及 气化工艺条件（气化介质、进风量、催化剂、气化温度和燃气停留时间）。综述了影响焦油含量的因素，为解决焦油问题 提出一些可供参考的思路，以促进生物质气化技术在广大农村地区的推广应用。 关键词：焦油；气化燃气；秸秆；生物质 中图分类号：￥２１６ 文献标识码：Ａ 文章顺序编号：１６７２—５１９０（２０１０）０４—０１７７—０４
Ｆａｃｔｏｒｓ Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｏｎ Ｔｈｅ Ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｔａｒ ｉｎ Ｔｈｅ Ｓｔｒａｗ Ｂｉｏｍａｓｓ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ
ＦＡＮ Ｚｈｉ＿ｈｕａ￣，ｚ，ＫＯＮＧ Ｑｉｎｇ—ｘｕｅ ，ＰＥＮＧ Ｊｉｎ—ｘｉｎｇｚ，ＣｔｔＥＮ Ｇｕａｎ－ｙｉｚ，ＬＩＮ Ｑｕｎ－ｈｕｉ ｆ１．Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＢｉｏｌｏｇｙＥｎ￣ｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＦｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，ＴｉａｎｊｉｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａ．ｊｉｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ｉｎｅｖｉｔａｂｌｅ ｂｙｐｒｏｄｕｃｔ，ｔａｒ ｏｆ ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ ｇａｓ，ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｔｒａｗ ｂｉｏｍａｓｓ，ｈａｄ ｍａｎｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔａｒ ｗａｓ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｃｏｍｐｌｅｘ，ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｍａｎｙ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｉｔｓ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｓｔｒａｗ ｒｅ— ｓｏｕｒｃｅ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ（ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｄｉｕｍ，ａｉｒ ｉｎｐｕｔ，ｃａｔａｌｙｓｔ，ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｇａｓ ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）．Ｓｅｖｅｒａｌ ａｂｏｖｅｆａｃｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｈｉｎｋ ｉｎｇｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ ｆｏｒｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅｔａｒｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｍａｓｓｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｖａｓｔｒｕｒａｌａｒｅａｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔａｒ；ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｇａｓ；ｓｔｒａｗ；ｂｉｏｍａｓｓ