生物質氣化發電企業生產基地 河南電研

生物質燃料在高溫及缺氧條件下，熱解產生co與氣化介質(通常有空氣、氧氣、水蒸氣或氫氣)，在一定條件下發生熱化學反應，產生以CO、H2或CH4為主要成分的可燃氣體的轉化過程。Ghaly提出了將氣化技術應用于生物質這種含能密度低的燃料。生物質的揮發分含量一般在76%~86%，生物質受熱后在相對較低的溫度下就能使大量的揮發分物質析出。生物質氣化技術原理及應用分析【摘要】生物質能是一種理想的可再生能源。由于分布廣泛、有利于環保等特點，因而越來越受到世界各國的關注。生物質氣化技術是利用生物質能的一種方式。本文介紹了生物質氣化技術的原理，生物質氣化工藝及氣化設備。目前應用較多的氣化技術是生物質氣化供氣和生物質氣化發電技術。文中提出了應用過程中存在的問題，提率、降低焦油含量等是今后利用生物質氣化技術的發展方向。為了提供反應的熱力學條件，氣化過程需要供給空氣或氧氣，使原料發生部分燃燒。盡可能將能量保留在反應后得到的可燃氣中，氣化后的產物含有H2、CO及低分子的CmHn等可燃性氣體。整個過程可分為：干燥、熱解、氧化和還原。（1）干燥過程生物質進入氣化爐后，在熱量的作用下，析出表面水分。在200~300℃時為主要干燥階段。（2）熱解反應當溫度升高到300℃以上時開始進行熱解反應。在300~400℃時，生物質就可以釋放出70%左右的揮發組分，而煤要到800℃才能釋放出大約30%的揮發分。熱解反應析出揮發分主要包括水蒸氣、氫氣、co、、焦油及其他碳氫化合物。國家高科技發展計劃(“863”計劃)已建設4MW規模生物質(秸稈)氣化發電的示范工程，系統發電效率可達到30%左右。（3）氧化反應熱解的剩余木炭與引入的空氣發生反應，同時釋放大量的熱以支持生物干燥、熱解和后續的還原反應，溫度可達到1000~1200℃。（4）還原過程還原過程沒有氧氣存在，氧化層中的燃燒產物及水蒸氣與還原層中木炭發生反應，生成氫氣和co等。這些氣體和揮發分組成了可燃氣體，完成了固體生物質向氣體燃料的轉化過程。

生物質氣化發電技術是目前研究與應用多、裝備為完善的技術。目前，生物質氣化發電有三種方式：（1）作為蒸汽鍋爐的燃料燃燒生產蒸汽帶動蒸汽輪機發電。這種方式對氣體要求不是很嚴格，直接在鍋爐內燃燒氣化氣。經過旋風分離器除去雜質和灰分后即可使用。燃燒器在氣體成分和熱值有變化時，能夠保持穩定的燃燒狀態，排放污染物較少。（2）在燃氣輪機內燃燒帶動發電機發電。這種方式對氣體的壓力有要求，一般為10~30kg/cm2。該種技術存在灰塵、雜質等污染問題。（3）在內燃機內燃燒帶動發電機發電。這種方式應用廣泛，。但是該種方法對氣體要求極為嚴格，氣化氣必須經過凈化和冷卻處理。Ashtank灰渣收集器用以收集灰渣，稻殼氣化后的灰渣是一種化工原料，可以綜合利用。大型的生物質氣化發電系統均采用燃氣輪機發電機，這是目前世界上先進的生物質發電技術。該系統包括兩種發電技術：整體氣化聯合循環（IGCC）和整體氣化熱空氣循環（IGHAT）。

我國有著良好的生物質氣化發電基礎，在20世紀60年代就開發了60kW的谷殼氣化發電系統，目前160～200kW的生物質氣化發電設備在我國已得到小規模應用，顯示出一定的經濟效益[6]。遼寧省能源研究所于2006年6月在意大利建成的流化床生物質氣化發電系統，采用木屑或稻殼為原料，發電量160kW；江蘇吳江縣生產的稻殼氣化爐，利用碾米廠下腳料驅動發電機組，功率可達160kW，已進入示范應用階段；全世界都在謀求以循環經濟、生態經濟為指導，堅持可持續發展戰略，從保護人類自然資源、生態環境出發，充分有效地利用可再生的、巨大的生物質能源。MW級的中型BGPG系統也已在近些年研究開發出來，1998年10月中科院廣州能源所完成1MW級的生物質循環流化床氣化—內燃機發電系統（GIEC），5臺200kW發電機組并聯工作，由于受氣化效率與內燃機效率限制，效率低于18%，單位電量生物質消耗量一般大于112kg/（kW·h）。在此基礎上科學院廣州能源研究所還在海南三亞建成了國內生物質木屑氣化發電廠并于2000年下半年投入運行；中國林科院林產化學工業研究所以稻草、麥草等軟秸稈和稻殼等農業剩余物為原料，并建成生物質氣化發電裝置，已經投入運行，具有明顯的直接經濟收益。設備正常運行時，每年可處理約3萬t多秸稈、稻殼、木屑等生物質廢料，每年大大減少CO2的排放[7]。