生物质气化技术面临的挑战及技术选择

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1、中外能源第8期SINO-GLOBALENERGY·27·生物质气化技术面临的挑战及技术选择田原宇1，22，乔英云(1.中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室，山东青岛266580；2.山东省高校低碳能源化工重点实验室(山东科技大学)，山东青岛266590)摘要生物质气化可实现低品位生物质能的深层次利用，不同地区、不同行业有不同的能源需求和产业结构，应合理选择生物质气化技术。固定床气化技术针对的是中小规模应用，该技术存在的问题包括焦油含量高、规模小、机械化和自动化程度较低、发电效率低等。流化床气化技术针对的是

2、中等及以上规模应用，目前需要解决的问题是热效率低，发电效率低，需要开发高气化效率和无焦油的燃气型气化炉、低热值燃气轮机、高效燃气净化系统，以便采用BIGCC技术。沼气技术是一项生物质综合高效清洁利用的多联产工艺，目前急需开发高效高浓度厌氧消化的沼气发酵工艺和配套的集成设备，培育和筛选高效沼气发酵微生物菌群，简化沼气净化工序，解决沼液、沼渣的利用难题等。生物质快速热解技术是一种高温处理过程，其最大的优点是产物生物油易于储存运输，不存在产品规模和消费的地域限制问题。从工艺特点、经济效益和规模化生产来看，沼气技术更

3、适合处理高含水的养殖业粪便，快速热解技术更适合农作物秸秆的规模化转化，燃气型气化技术更适合社区生活垃圾和农林产品加工废弃物的处理。关键词生物质能气化技术热效率BIGCC技术沼气快速热解农作物秸秆1前言技术，即通常所说的生物质气化。以气化方式实现生物质分布广泛、数量巨大，是重要的可再生低品位生物质能的深层次利用，减少矿物燃料消耗能源，在世界能源安全和碳减排中都将起到至关重量，对提高农村生活水平、改善生态环境、保障国家要的作用。相对于其他含碳能源，生物质存在能量能源安全等具有重要意义。密度低、分布分散度高、收集运

4、输困难以及难以大2生物质完全气化技术面临的挑战规模集中处理等不足。由于完全照搬石油炼制、煤生物质热化学气化技术是以生物质为原料，以化工和天然气利用的技术思路进行生物质能的利氧气(空气、富氧性气体或纯氧等)、水蒸气或氢气等用和转化，造成现有大多数装置效率低、效益低，并为气化剂，在高温条件下通过热化学反应将生物质存在二次污染，相关企业规模小、效益差，甚至必须转化为可燃气体的过程。目前根据气化炉的不同，依靠政策补贴才能生存。如何高效合理利用和转化主要有固定床气化技术和流化床气化技术。气化技生物质能，使其可与其他能源

5、相竞争，成为国内外术可将低品位的固体生物质完全转化为高品位的生物质能研究者和生产者面临的挑战。可燃气体，从而广泛应用于工农业生产的各个领气化技术是生物质能高效利用的主要方式之域，如目前的集中供气、供热和发电，以及研究中的一，但由于难以像煤、石油和天然气化工那样容易实现大规模化，所以气化气只能用作能源，不宜作基金项目：本文受国家自然科学基金项目(编号：21076117)、国家为C1化工的合成原料。气化使低能量密度的生物863课题(编号：2009AA05Z316-4、2012AA051801-3)质从固态转化为可

6、燃气体，相对直接燃烧具有燃烧和教育部新世纪优秀人才资助项目(编号：NCET-11-1031)的资助。稳定、热效率高、污染低等优点，尤其是PM2.5指数作者简介：田原宇，教授，博士生导师，2004年获太原理工大学低。按照气化转化率可分为部分气化和完全气化，化学工程与技术专业博士学位，目前主要从事石油、煤、天然气部分气化包括沼气发酵技术、热化学热解技术、高和生物质能源化工工艺设备一体化方面的教学与研发工作。压液化(直接液化)技术；完全气化包括热化学气化Email：tianyy1008@126.com中外能源·28

7、·SINO-GLOBALENERGY2013年第18卷费托合成甲醇和乙醇等第二代生物燃料[1]床型和双床型等。鼓泡流化床气化技术主要有华北。2.1固定床气化技术电力大学、河南科学院和浙江大学等进行了研究和固定床气化是目前世界上应用最广、成熟度最小试。德国、瑞典、芬兰、澳大利亚、美国、加拿大等高的生物质利用技术。作为固定床气化的核心———国已将循环流化床气化技术工业化应用，另外上海气化炉，其优点是装置结构简单、坚固耐用、运行方发电设备成套设计研究院、中科院广州能源所、中便可靠、操作和投资费用低；缺点是内部过程难

8、以国科技大学、中国石油大学、山东科技大学、哈尔滨控制，易产生焦油和架桥，生产强度小。工业大学、华南理工大学、伊朗科技大学、美国西弗固定床气化炉的结构主要有上吸式、下吸式和吉尼亚大学、埃及米尼亚大学、意大利拉奎拉大学横吸式等。上吸式固定床气化炉主要有中科院广州等也对该技术进行了研究和中试[15～20]。笔者在循环能源所的GSQ型气化炉、中国农业机械化科学研流化床气化的基础上，将流化床半焦气化和生物质究