山东省能源研究所秸秆气化

qimingxing

我所循环流化床生物质气化技术






生物质气化技术，通过热化学转换的方法将将固体生物质废弃物转换成使用方便而且清洁的气体燃料，既消除了生物质废弃物带来的环境问题，又可以替代商品能源，减少化石燃料的消耗。我们在生物质循环流化床气化技术研究方面已进行了较长时间的理论和实验研究，具备了一定的知识和技术积累。我所与荷兰能源研究中心共同进行了循环流化床气化造纸厂筛选废料的研究工作，取得了满意的实验结果，证明了循环流化床用于生物质气化的可行性。
循环流化床生物质气化技术工艺路线如下图所示。经过简单预处理的生物质原料送入循环流化床反应器，在反应器中与高温的返料和热载体混合，并在空气的推动下，达到很高的流速，形成高速湍流携带床层。在强烈的热作用和传热传质作用下，极短的时间完成热解，部分氧化和还原过程。产生的燃气经除尘冷却后用做气体燃料。未完全反应的碳颗粒和热载体与燃气分离后通过循环回料系统返回流化床反应器，继续完成气化。
通过实验对多种生物质颗粒原料的临界流化速度、床层压降和流化速度的关系、高速流化的动力条件、自动调整型返料系统的动力条件等进行了研究，实现了生物质原料颗粒的良好流态化和稳定循环。对生物质原料在循环流化床中的热化学转换特性进行了系统研究，确定床层反应温度、空气/燃料比率、颗粒循环倍率等主要控制因素对反应强度、燃气成分、碳转化率等的影响，并对工艺参数进行了优化，完成了循环流化床生物质气化器的研制，实现了气化器的稳定高效运转。另外，研制了循环流化床生物质气化器的数字化控制系统，实现系统运行的自动化。循环流化床生物质气化系统可以实现78%以上的气化效率，所得燃气热值在5.0MJ/m3以上，气化器热功率2MW以上。目前,生物质循环流化床气化/燃烧技术已进入中试阶段，并建立了相应的工程示范。
循环流化床生物质气化技术具有良好的原料适应性，且气化装置易于实现大型化和自动化操作，便于实现生物质资源的规模化利用。同时，循环流化床气化装置能源转换效率和传热传质强度较高，因而装置的处理能力显著提高。气化过程中热转换温度比燃烧低，因此不会产生氮氧化物和二恶英一类的二次污染。所产生的燃气用途广泛，使用和输送方便，可以用于民用炊事，或者直接作为锅炉、加热炉的燃料，也可以经过进一步净化后送入内燃机或燃气轮机产生电力。将生物质废弃物利用循环流化床气化装置转化为可燃气，将燃气送入已有的燃煤锅炉，以燃气部分或者全部替代锅炉燃煤，以达到减少燃煤消耗、减小锅炉运行费用、减少燃烧污染物排放并提高锅炉效率的效果。避免了生物质直接燃烧技术中原料收集和运输、锅炉受热面腐蚀、锅炉设计要求高、直接燃烧中的NOX排放等一系列问题。该技术比较适合于造纸厂、木材加工厂、碾米厂、糖厂等自备锅炉的工业企业或者区域性供暖系统等的应用。
  


   循环流化床生物质气化、煤气直燃技术应用于直接加热的场合，具有投资省、效益高的特点。


1、应用于中小锅炉（1~6吨/小时）替代燃煤
目前在许多乡镇企业、中小城镇居民区、偏远地区相对集中的特殊集体如农场、部队驻地等场所，大量运行着容量为1~6吨/小时的中小锅炉，担负着提供生产用汽或采暖的任务。这些运行的锅炉虽然存在着效率低、污染较重、供热成本较高等缺点，但由于它们地处偏远，大型骨干热电厂无法顾及并取代，所以这些中小锅炉依然有其存在的合理性。
另一方面由于这些锅炉大都远离城市，靠近农村，具有收集秸秆成本低的优势，利用生物质煤气直燃技术将秸秆转化为煤气直接烧锅炉，1~6吨/小时的锅炉可以完全取代燃煤，可以利用洁净的生物质能源，完全取代煤炭的使用、提高锅炉效率、节约能源，减少燃煤污染，保护环境，同时提高锅炉运行的经济效益。
将燃煤锅炉改为燃气锅炉的方法，只需在原有锅炉的基础上加装煤气燃烧器即可，这种改造技术非常成熟、可靠，而且费用不高。
2、应用于中小窑炉替代商品能源
生物质气化、煤气直燃技术另一个具有潜力的市场是各种中小窑炉。
许多化工、陶瓷、玻璃、耐火材料、冶金等行业，大量使用窑炉，由于燃煤窑炉存在着热效率低、排烟黑度和含尘浓度高、升温时间长等问题，严重浪费能源，污染环境，所以全国各地纷纷整顿窑炉，规定窑炉全面禁止烧煤，改用天然气、液化石油气、煤制气、电能等清洁能源，不能按期改造的，要自动关闭。在这些清洁能源中，天然气、液化石油气和电能存在供应困难、成本高等缺点，而煤制气相对而言比较便宜，所以各地的窑炉改造以煤制气为主，各种形式的煤气发生炉应运而生。但是随着煤炭价格的提升，煤制气的成本不断提高，导致生产成本也不断提高，影响了企业的经济效益。
在使用中小窑炉的企业中，大部分是乡镇企业，他们靠近农村，可以利用生物质气化、煤气直燃技术，将农村丰富的秸秆资源，转换为生物质煤气，取代煤制气，通入窑炉内燃烧，以解决窑炉的清洁能源供应问题。由于乡镇企业大都建设在农田旁边，秸秆搜集非常方便，因而秸秆搜集成本降低，也就使秸秆制气成本比较大大降低，因而可以显著提高企业的经济效益。
3、其他直接加热设备
在许多乡镇企业，还同时存在着各种形式的直接加热设备，如热风炉、换热器、烘干设备等。这些设备均可以利用生物质气化、煤气直燃技术，为其提供热源，达到满意的使用效果。

气化过程中生成的秸杆煤气燃烧情形

    循环流化床生物质气化煤气直燃技术在利用生物质能源直接加热方面有十分明显的优势：
（1）热效率高：循环流化床气化器的热效率可达80％以上。
（2）投资省，运行费用低：由于没有冷却净化系统，因而节省了这部分设备的投资，也省却了这部分设备的运行费用。
（3）热煤气直接燃烧，回避了生物质气化煤气焦油含量高的技术难题，避免了水洗焦油带来的水质二次污染。
（4）燃料适用性广：各种生物质秸秆如玉米秸、稻壳、花生壳等均可使用，此外锯末、刨花、造纸废料等也都可以使用。
（5）可以连续生产，适宜于工业化应用。
（6）炉膛加热温度可达 1300℃，能满足各种中小锅炉的燃烧及各种窑炉对加热温度的需要。
生物质气化、煤气直燃技术的特点决定了该技术非常适用于中小型锅炉、窑炉或其他加热设备上，适应低密度秸秆区域化应用的特点，可充分利用经济搜集半径之内的秸秆资源，降低搜集成本，完全取代燃煤，收到最大的经济效益和环保效益。





[ 本帖最后由 qimingxing 于 2008-2-9 13:33 编辑 ]

fengyunli

好文章呀！！！

kptzfl

学习了，已售出

kptzfl

已收藏，上面写错了呵呵

qyongdai

写得很详细，有外形图、工艺图等相关资料吗

kptzfl

学习了，谢谢