生物质气化技术概述 1. 背景 生物质气化以木头等为原料，在氧气不充足情况下，加热使木头等生物质裂解产生合成天然气，再用合成天然气加热却暖或发电。生物质气化与传统的烧木头等方式加热不同，传统烧木头、秸秆等是在氧气充足情况下燃烧，而生物质气化是在氧气不充分情况下加热。 气化的基本定义为：不完全氧化的热化学反应过程，把含碳物质转化成一氧化碳、氢气、二氧化碳及碳氢化合物如甲烷等。反应温度一般大于700?C，一般在700－1000?C 间。 生物质气化主要过程如下： 生物质预处理后→进入气化炉→加氧气或水蒸气→燃烧气化→产生的气体出来除 焦油→气体冷却→气体净化（除硫化氢、除二氧化碳）→甲烷化→合成天然气（合成气）。 合成气在此作为加热及其他燃料驱动蒸汽机及发电机发电。合成气进一步加工，比如经过费－托反应可以生成液体生物柴油。此过程在二战时，被德国比较大规模地采用，弥补石化柴油不足。 如今，生物质气化的研究与应用主要以奥地利、芬兰、英国和德国为主要国家。 2. 生物质气化主要工艺 2.1生物质气化过程发生了如下反应：
1）水－气反应：C＋H2O＝H2+CO 2）还原反应：CO2+C=2CO 3）甲烷化：C+2H2=CH4 4）水－气转换反应：CO+H2O=CO2+H2 CO热值：12.64MJ/Nm3 H2热值：12.74~18.79MJ/Nm3 CH4热值：35.88~39.82MJ/Nm3 空气、氧气和水蒸气可作为气化媒介。但不同媒介对过程与结果有不同的影响。空气便宜，但产出气的热值低；氧气贵，产出气热值高；用水蒸气做媒介产生热值与氧气相当，但也耗费比较高的热能。 2.2 生物质气化炉类型 生物质气化炉主要分三种类型，但还6~有其他个性化炉子： 1. 固定／移动床气化炉 －向上排气炉（气体与原料对流） －向下排气炉（气体与原料同方向流动） －错流移动床 2. 流化床气化炉 －循环流化床 －气泡流化床 －气流床（携带床，Entrained flow bed)
一、概况 生物质气化发电技术，简单地说，就是将各种低热值固体生物质能源资源（如农林业废弃物、生活有机垃圾等）通过气化转换为燃气，再提供发电机组发电的技术。寻求利用生物质气化发电的方法，既可以解决可再生能源的有效利用，又可以解决各种有机废弃物的环境污染。正是基于以上原因，生物质气化发电技术得到了越来越多的研究和应用，并日趋完善。 生物质气化发电，可归纳为下列几种方式： 从上图可以看出，生物质气化发电可通过三种途径实现：生物质气化产生燃气作为燃料直接进入燃气锅炉生产蒸汽，再驱动蒸汽轮机发电；也可将净化后的燃气送给燃气轮机燃烧发电；还可以将净化后的燃气送入内燃机直接发电。在发电和投资规模上，它们分别对应于大规模、中等规模和小规模的发电。 今天，在商业上最为成功的生物质气化内燃发电技术，由于具有装机容量小、布置灵活、投资少、结构紧凑、技术可靠、运行费用低廉、经济效益显著、操作维护简单和对燃气质量要求较低等特点，而得到广泛的推广与应用。 二、生物质气化内燃发电系统主要组成部分 生物质气化内燃发电系统主要由气化炉、燃气净化系统和内燃发电机等组成： 气化炉是将生物质能由固态转化为燃气的装置。生物质在气化炉内通过控制空气供应量，而进行不完全燃烧，实现低值生物质能由固体向气态的转化，生成包含氢气（H2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、多碳烃（C n H m）等可燃成 分的燃气，完成生物质的气化过程。
气化产生的燃气出口温度随气化炉型式的不同，在350℃～650℃之间，并且燃气中含有未完全裂解的焦油及灰尘等杂质，为满足内燃机长期可靠工作的要求，需要对燃气进行冷却和净化处理，使燃气温度降到40℃以下、焦油灰尘含量控制在50mg/Nm3以内，燃气经过净化后，再进入内燃机发电。 在内燃机内，燃气混合空气燃烧做功，驱动主轴高速转动，主轴再带动发电机进行发电。 生物质气化内燃发电就是通过以上过程，将各种废弃物化废为宝，转化为优质电能，解决废弃物的污染和能源的合理利用问题。 三、本公司生物质气化内燃发电系统介绍 生物质气化内燃发电装置装机容量有160kW、200kW、400kW、600kW、800kW、1000kW等规格，最大输出功率可在1.4MW以上。 在200kW及以下发电规模情况下，气化炉一般采用下吸式固定床气化炉，典型的下吸式固定床气化发电装置如下图所示： 气化炉为下吸式固定床气化炉，可连续加料，连续出灰。料口在气化炉顶部，原料可从高位料仓放入，也可通过加料机提升进入气化炉内，灰渣由出渣机排出。
第29卷第20期中国电机工程学报 V ol.29 No.20 Jul. 15, 2009 112 2009年7月15日 Proceedings of the CSEE ?2009 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013 (2009) 20-0112-07 中图分类号：TK 6 文献标志码：A 学科分类号：470·20 生物质气化–熔融碳酸盐燃料电池联合循环 发电系统性能研究 高杨，肖军，沈来宏 (东南大学热能工程研究所，江苏省南京市 210096) Performance Investigation of Biomass Gasification-Molten Carbonate Fuel Cell Combined Cycle Power Generation System GAO Yang, XIAO Jun, SHEN Lai-hong (Thermal Power Engineering Institute, Southeast University, Nanjing 210096, Jiangsu Province, China) ABSTRACT: The modeling of the combined cycle power generation system of molten carbonate fuel cell (MCFC) with biomass gasification was carried out. Hydrogen-rich gas from biomass gasification was used as fuel for MCFC, and fuel gas unutilized in MCFC was combusted together with biomass char to supply heat for gasification. Aspen Plus was used to build the system model and perform the simulation. Effects of internal reforming of fuel cell and operation pressure upon system performance were studied. The results show that the biomass gasification and MCFC combined cycle power generation system could obtain an efficiency of near or above 50%, which is about 10 percentage points higher compared with the traditional combination of biomass gasification with gas turbine. Internal reforming is unnecessary for the atmospheric system, however, it is favorable to improve the performance of the pressurized system. Pressurized operation could improve system performance, and the favorable pressure is between 0.8 and 1.2MPa. KEY WORDS: biomass gasification; fuel cell; combined cycle; simulation 摘要：将生物质气化与熔融碳酸盐燃料电池(m o l t e n carbonate fuel cell，MCFC)构建为新型的生物质能高效清洁利用联合循环发电技术，气化产生的富氢气体作为MCFC 的燃料，通过燃烧半焦以及MCFC中未利用的燃料为气化 基金项目：国家自然科学基金项目(50306002；20590367)；国家重点基础研究发展规划项目(2007CB210208)；新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-05-0470)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (50306002；20590367); The Special Funds for Major State Basic Research Projects of China(2007CB210208); Program for New Century Excellent Talents(NCET-05-0470)．反应提供热量，进行生物质气化–MCFC联合循环发电系统的模拟研究。运用Aspen Plus软件搭建系统模型并计算，研究了燃料电池内重整及系统工作压力对系统性能的影响。结果表明：生物质气化–MCFC联合循环发电技术具有较高的系统发电效率，可达50%，比常规生物质气化驱动燃气轮机技术高出10个百分点；对于常压系统无需采用内重整，而对于增压系统，采用内重整对系统性能有较大改善；提高系统工作压力可改善其整体性能，最佳工作压力在0.8~1.2MPa。 关键词：生物质气化；燃料电池；联合循环；模拟 0 引言 作为可再生能源的一种，生物质能的利用已受到国内外的高度重视[1-2]。近年来，生物质水蒸气气化引起了越来越多的关注，因与其他生物质转化技术相比其产物气中氢含量相对较高，而氢可以用于燃料电池这种清洁的电能生产新技术[3]。水蒸气气化反应较复杂[4]，但其有很多优点，如产物气热值较高、无需昂贵的氧气生产装置、减少了空气中氮气的稀释作用等。Rapagna等[5-6]研究人员进行了生物质气化实验，结果表明采用水蒸气作为介质时气化质量好，氢含量高。Courson[7]和Gil等[8]进行的研究得出了相似的结论。随着燃料电池技术的发展，将生物质气化与中高温燃料电池结合进行发电是今后可持续发展的高效洁净的电能生产方式之一。Lobachyov等人[9]对由Battelle Columbus气化炉、MCFC以及汽轮机组成的发电系统做了计算，比较了其与生物质气化–燃气轮机发电系统的效率、可行性以及过程要求等，得出生物质气化
生物质气化制氢 Hydrogen Production from Biomass Gasification 院系: 环境科学与工程学院 专业: 环境工程 姓名: 陈健 学号: M201373228 导师: 胡智泉副教授
2013 年 12 月
摘要 在人类面临严重的能源危机与环境污染的背景下，世界各国都在致力于对洁净能源氢的开发和研究，并取得了一定的研究成果。生物质气化制氢是一项富有前景的制氢技术，已引起了世界各国研究者的普遍关注。 本文重点讨论生物质催化气化制氢的基本原理和基本过程，阐述了氢气的净化分离方法，指出目前我国生物质气化制氢存在的问题和将来的研究方向。 关键词：生物质；气化；制氢。
Abstract In the context of humans face with a series of serious energy crisis and environmental pollution，the world are committed to developing and researching clean energy, and it has made some achievements. The prospective future of hydrogen from biomass gasification makes it a major concern all over the world. This article focuses on the basic principles and fundamental processes of hydrogen from biomass gasification, describes the purification and separation method of hydrogen, pointed out that at present China's biomass gasification problems and future research directions. Key words: Biomass; gasification; Hydrogen production.
德博科技 500KW生物质气化发电 项目方案 项目名称:500K W生物质气化发电项目 设计方：合肥德博生物能源科技有限公司
德博科技 500KW生物质气化发电项目初步设计方案 方案设计：合肥德博生物能源科技有限公司 一、行业概要 1、合肥德博生物能源科技有限公司情况简介 （1）“以人为本、以德经营”的理念 多年来，德博公司坚持“以人为本、以德经营”的理念。在内部，公司为各类人才创造良好的工作和生活环境，使得人尽其才，才尽其用；在外部对待客户方面，公司诚信经营，伴随着项目的合作，公司“绿色、节能、环保”的理念得以推广，减少了常规能源消耗带来的环境污染和资源消耗，实现民众道德的提升，为子孙后代留下碧水蓝天。 （2）充足的人才队伍 本单位现有固定员工60多人，其中用于新技术研发和产品设计的人员15人，其中博士生3人，硕士生5人，专业技术人员7人。用于开拓国内外市场和信息集成的人员5人，本科及以上学历占93%。 （3）资深的专家团队 自建立之初，德博人就深刻理解到“科技就是第一生产力”的真谛，通过项目研发、共同申请科技课题等多种形式，与中国科学院工程热物理所、南京林业大学、中国科学技术大学等多家权威研究机构
德博科技 进行了紧密合作，同时邀请多位生物质能业内资深专家作为本单位的专家团队，为德博公司的发展提供技术指导和支持。 （4）在同行业之间位置 公司锐意进取，着眼于精品工程和创新项目，目前在国内已有40多套成功案例，并凭借雄厚的技术优势，产品远销东南亚及欧洲等发达国家。德博公司在生物质能业界开创了多个“第一”：第一个利用生物质燃气为锅炉燃烧提供燃气项目；第一个生物质燃气替代窑炉煤气项目；第一个生物质燃气用于物料干燥项目；第一个高速生物质循环流化床气化项目；第一个生物质燃气与煤粉混燃项目；第一个循环流化床劣质煤气化项目；第一个循环流化床污泥焚烧项目；第一个循环流化床垃圾气化项目等，是目前中国最大的生物质气化炉下吸式固定床和高速循环流化床的研发者。在潜心研究生物质气化燃气综合利用的同时，公司对生物质气化过程中的延伸产品也做了大量科研，成果丰硕，先后利用下吸式固定床气化工艺提取生物质醋液（醋液）和控制炉料的碳化率达到含有50%-60%左右的生物质炭。生物质醋液用途广泛，一般用于杀菌、消毒，可代替农药，同时在日韩等发达国家可对醋液进行进一步深加工，产生代替化学物质的醋酸成分应用于化妆品等领域，经济价值得到更大的提升；生物质碳可作为钢铁厂的保温材料，也可以用作水泥添加剂及提取活性碳，目前市场价在600-1500元每吨。这些延伸产品的运用使生物质产业链得到进一步的
加拿大ENERKEM气化热解法生物质酒精技术简介 中国地区总代理 加拿大绿洲企业有限公司
ENERKEM气化热解技术与气化焚烧的区别?ENERKEM气化热解技术的要点是通过控制空气或者氧气的供给，使得很小部分的原材料燃烧，产生的热能供给剩余的大部分原材料的热解，是一个自动的热化学反应过程，整个气化热解过程只有10秒钟； ?热解又称干馏、热分解或炭化，是指有机物在无氧或缺氧的状态下加热，使之分解的过程。即热解是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧的条件下，利用热能使化合物的化合键断裂，由大分子量的有机物转化为小分子量的可燃气体/液体/固体的过程； ?热解和焚烧的相似之处：两者都是热化学转化过程； ?热解和焚烧的主要区别： （1）焚烧的产物主要是CO2和H2O, 而热解产物主要是可燃的低分子化合物, 气态的有H2、CO、CH4和CxHy等； （2）焚烧是固体废物中的主要可燃物质碳和氢的氧化反应, 是一个放热过程，而热解则是一个吸热过程，需要吸收大量的热量来使有机化合物分解。 （3）焚烧只能将产生的热量用来即时发电或供热，而热解的产物是燃料气及燃料油可再生利用，且易于贮存和运输。
ENERKEM技术的工艺路线
ENERKEM技术的环保优势 ?非粮作物为原材料--来源广泛--第二代生物质能源； ?原材料预处理脱水阶段可以产出饮用级别的水，生产工艺不耗水；?非发酵法工艺--节省大量水资源--亦无大量污水产生； ?可控有限燃烧为热解供热，节省能源，亦无有机物焚烧时产生的酸性气体如HCI,HF,NOx的二次污染；从而也没有酸性气体对设备的腐蚀；?热解式气化--低温缺氧热解(700度/3个大气压以下)，碳源转化充分(95%)，不产生如二恶英，呋喃等含氯高分子剧毒气体(700-850度)；?有限燃烧--无直火焚烧炉搅拌作用--极少产生含Hg,Ph,As,Pb的飞尘；?气化后可燃气体纯度高，H2/CO/CO2比例精确，氯/硫/重金属含量低，便于液化成甲醇乙醇，分离的不纯气体可再回用提纯，增加产量；?固态废渣数量少(15%)，无公害可直接填埋，亦可用于生产建材；?绿色生产体系，满足严格的北美环保排放标准。 ?出色的节能减排项目。
第29卷第5期中国电机工程学报V ol.29 No.5 Feb.15, 2009 2009年2月15日 Proceedings of the CSEE ?2009 Chin.Soc.for Elec.Eng. 103 文章编号：0258-8013 (2009) 05-0103-06 中图分类号：TK 6 文献标志码：A 学科分类号：470?20 秸秆类生物质加压气化特性研究 肖军，沈来宏，邓霞，王泽明，仲晓黎 (东南大学热能工程研究所，江苏省南京市 210096) Study on Characteristics of Pressurized Biomass Gasification XIAO Jun, SHEN Lai-hong, DENG Xia, WANG Ze-ming, ZHONG Xiao-li (Thermoenergy Engineering Research Institute, Southeast University, Nanjing 210096, Jiangsu Province, China) ABSTRACT: Characteristics of pressurized steam gasification of biomass (wheat straw) were investigated by means of thermogravimetric analyzer and gas chromatographic analyzer (TG-GC). The effect of pressure on the kinetics of biomass gasification and gas composition of gasification production was discussed. The results show that the characteristics of pressurized steam gasification of biomass are different from that at the atmospheric pressure. Under the elevated pressure, the process of biomass gasification is controlled by both reaction kinetics and diffusion rate. Under the steam atmosphere, the process of biomass pyrolysis can be dealt with the first order reaction model, and gasification process can be dealt with a shrinking-core model. The apparent activation energy of pyrolysis and gasification increases with the gasification pressure. In addition, the supplement of steam is beneficial to biomass pyrolysis and gasification, and the apparent activation energy is smaller than that in the N2 atmosphere. Hydrogen content is the highest in the gas production of biomass gasification, and it reaches more than 50%. The result also shows that steam is a favorable agent for hydrogen production from biomass gasification, and the concentrations of CO2 and CH4 increase with gasification pressure, whereas CO decreases. KEY WORDS: biomass; pressurized gasification;thermo- gravimetric analysis; reaction kinetics; steam 摘要：采用热重分析与气相色谱分析(TG-GC)相结合的方法，开展了水蒸气气氛下生物质(麦秸)加压气化特性研究，探讨压力对反应动力学特性与气化产物的影响。实验结果表 基金项目：国家自然科学基金项目(50306002，20590367)；国家重点基础研究发展规划项目(2007CB210208)；新世纪人才支持计划项目(NCET-05-0470)。 Projects Supported by National Natural Science Foundation of China (50306002，20590367); Project Subsidized by the Special Funds for Major State Basic Research Projects of China(2007CB210208). 明生物质常压气化与加压气化特性有显著差异；加压条件下，麦秸的气化反应过程受化学反应动力学和扩散作用控制。麦秸水蒸气气氛下的热解阶段可视为一级反应，半焦气化阶段视为缩核反应；加压下热解、气化的表观活化能和频率因子均随反应压力的提高而增加。水蒸气对生物质热解气化具有活化作用，相比N2气下麦秸的表观活化能降低。此外，生物质水蒸气气化产物中H2浓度最大，达到50%以上，表明水蒸气是生物质气化制氢适宜的气化介质；随着气化压力的提高，CO2和CH4浓度增加，而CO浓度降低。 关键词：生物质；加压气化；热重分析；反应动力学；水蒸气 0 引言 生物质是一种可再生的清洁能源，利用生物质转化制取高品质气体燃料已成为研究者关注的热门课题之一。我国拥有丰富的生物质资源，其中农作物秸秆每年总量达6亿多吨，到2010年将达7.26亿t，相当于4~5亿t标煤，可开发和利用潜力巨大。为了减少生物质热解气化过程中焦油含量，提高气化产率，改善气体品质，开展生物质热解气化机理研究具有重要意义。 热重分析是生物质热解[1-3]、气化[4-13]特性研究的重要手段之一，国内外研究者采用热重分析方法对纯生物质、生物质半焦或煤与生物质混合物[2]常压下的热解、气化反应动力学和气化活性做了较广泛的研究。Mermoud等[4-5]与Senneca等[6-8]以制备的生物质半焦为反应物料，研究了不同气氛如空气、CO2下生物质半焦的气化性能。Haykiri-Acma等[9-13]以不同种类的纯生物质为对象，研究了蒸汽、空气、CO2以及混合气体的气化特性与反应动力学特性。付鹏[14]、蒋剑春[15]等以CaO等为催化剂，分别研究了不同气氛下的稻壳、木屑催化气化反应特性。 但是对生物质加压条件下的气化特性研究较
一生物质气化合成气与煤混合燃烧发电技术 间接混合燃烧是先把生物质气化为清洁的可燃气体，然后与煤粉混燃。 在欧洲，生物质与煤间接混合燃烧技术目前已进入商业化运行，技术上被认为是相当成熟。例如，位于奥地利Styria的Zeltweg电厂，采用循环流化床技术，以空气为气化剂气化木柴，产生可燃气体输入锅炉的燃烧室和烟煤一起燃烧，超过5000t 的生物质被气化和燃烧，目前系统运行效果良好。此外，芬兰的Lahti 电站与荷兰的Amer电站的9号机组，均是生物质与煤间接混燃技术成功运用的案例。 目前国内已建的生物质电厂主要以生物质直接燃烧发电和并联燃烧发电为主。气化混燃电厂大多还处在示范工程研究阶段。在气化混燃电厂中，从气化炉中产出的生物质气是由N2、CO、CO2、CH4、C2H2-6、H2 和H2O 组成的混合气体，其中N2 占到50%。生物质气的热值决定于给料的水分含量。 与其它混燃技术相比，生物质间接混燃具有生物质燃料适用范围广的优点，同时基于气化的混燃能够避免直燃过程中燃料处理、燃料输送等带来的问题、还可缓解锅炉结渣等问题。另外，采用这种方法，使得煤灰和生物质灰分开了，煤灰成分不受影响。 生物质与煤间接混燃技术可以应用于现有不同容量的电站燃煤锅炉，并且对现有锅炉的改动很小，运行灵活性较高。目前，我国的生物质储量巨大，国内许多小型火电厂效率低、污染严重，可以通过增加生物质气化系统实现生物质气与煤混合燃烧，既可以大规模地处理富余的生物质资源，又可以与我国现有的小型燃煤电站的改造结合起来，非常符合我国的国情。 二国内外生物质整体气化联合循环发电 2.1国外生物质整体气化联合循环发电示范项目介绍 2.1.1 美国Battelle 美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位。美国建立的Battelle生物质气化发电示范工程代表生物质能利用的世界先进水平，生产一种中热值气体，不需要制氧装置，此工艺使用两个实际上分开的反应器：①气化反应器，在其中生物质转化成中热值气体和残炭； ②燃烧反应器，燃烧残炭并为气化反应供热。两个反应器之间的热交换载体由气化炉和燃烧室之间的循环沙粒完成。表1 给出了Battelle示范电厂气化炉的产气组分和热值，图1的工艺流程图则表明了两个反应器以及它们在整个气化工艺中的配合情况。 这种Battelle/FERCO工艺与传统的气化工艺不同，它充分利用了生物质原料固有的高反应特性。生物质的气化强度超过146000kg/ h·m2，而其他气化系统的气化强度通常小于1000 kg/h·m2。Battelle 气化工艺的商业规模示范建在弗蒙特州的柏林顿McNeil电站，该项目的一期工程，用Battelle技术建造日产200吨燃料气的气化炉，在初始阶段生产的燃料气用于现有的McNeil电站锅炉。二期工程，将安装一台燃气轮机来接受从气化炉来的高温燃气，组成联合循环。该气化设备于1998年完成安装并投入运行。 表 1 Battelle示范电厂气化炉产气组分和热值 气体组分（%） 热值(MJ/m3) CO H2 CH4 CO2 C2H4 C2H6
单选题 1.以下哪个被认为是当前生物质气化的技术瓶颈？（5.0分） A.水分问题 B.灰分问题 C.焦油问题 D.温度问题 我的答案：C√答对 2.固定床气化过程中，下列哪个阶段的温度最高？（5.0分） A.干燥层 B.热解层 C.氧化层 D.还原层 我的答案：C√答对 3.下列选项属于下吸式固定床气化炉优点的是（）。（5.0分） A.气化效率高 B.燃气热值高 C.焦油量较低 D.热利用率高 我的答案：C√答对 4.固定床气化过程中，下列哪个是生物质反应的第一阶段？（ 5.0分）
A.干燥层 B.热解层 C.氧化层 D.还原层 我的答案：A√答对 5.固定床气化炉中提供主要热源的是（）。（5.0分） A.干燥层 B.热解层 C.氧化层 D.还原层 我的答案：C√答对 6.生物质的元素组成中，与煤炭相比，下列哪个元素的含量比较高？（5.0分） A.C B.H C.O D.S 我的答案：C√答对 7.生物质气化生产的可燃气体主要用于发电。目前小型系统常采用（）气化炉和（）发电。（5.0分） A.固定床；燃气轮机
B.流化床；燃气轮机 C.流化床；内燃机 D.固定床；内燃机 我的答案：D√答对 8.秸秆的化学组成中，下列哪个组成含量最高？（5.0分） A.纤维素 B.半纤维素 C.木质素 D.提取物 我的答案：A√答对 9.下列哪个不属于生物质的热转化技术？（5.0分） A.燃烧技术 B.气化技术 C.热解技术 D.沼气技术 我的答案：D√答对 10.在气化技术路线中，通常规模最小的是？（5.0分） A.下吸式固定床 B.上吸式固定床 C.流化床
生物质气化发电技术 1.气化发电的工作原理及工艺流程 1.1气化发电工作原理 生物质气化发电技术的基本原理是把生物质转化为可燃气，再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。它既能解决生物质难于燃用而又分布分散的缺点，又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而污染少的优点，所以是生物质能最有效最洁净的利用方法之一。 气化发电过程包括三个方面，一是生物质气化，把固体生物质转化为气体燃料；二是气体净化，气化出来的燃气都带有一定的杂质，包括灰份、焦炭和焦油等，需经过净化系统把杂质除去，以保证燃气发电设备的正常运行；三是燃气发电，利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电，有的工艺为了提高发电效率，发电过程可以增加余热锅炉和蒸汽轮机。 生物质气化发电技术是生物质能利用中有别于其他可再生能源的独特方式，具有三个方面特点：一是技术有充分的灵活性，由于生物质气化发电可以采用内燃机，也可以采用燃气轮机，甚至结合余热锅炉和蒸汽发电系统，所以生物质气化发电可以根据规模的大小选用合适的发电设备，保证在任何规模下都有合理的发电效率。这一技术的灵活性能很好地满足生物质分散利用的特点；二是具有较好的洁净性，生物质本身属可再生能源，可以有效地减少CO2、SO2等有害气体的排放。而气化过程一般温度较低（大约在700-900oC），NOx
的生成量很少，所以能有效控制NOx的排放；三是经济性，生物质气化发电技术的灵活性，可以保证该技术在小规模下有效好的经济性，同时燃气发电过程简单，设备紧凑，也使生物质气化发电技术比其他可再生能源发电技术投资更小，所以总的来说，生物质气化发电技术是所有可再生能源技术中最经济的发电技术，综合的发电成本已接近小型常规能源的发电水平。典型的生物质气化发电工艺流程如图1-1所示。 图1-1气化发电系统流程图 生物质循环流化床气化发电装置主要由进料机构，燃气发生装置，燃气净化装置，燃气发电机组、控制装置及废水处理设备六部分组成： 进料机构：进料机构采用螺旋加料器，动力设备是电磁调速电机。螺旋加料器既便于连续均匀进料，又能有效地将气化炉同外部隔绝密封起来，使气化所需空气只由进风机控制进入气化炉，电磁调速电机则可任意调节生物质进料量。
【创新案例】生物质热解气化技术 1背景 随着日益严峻的环境污染问题，各国政府都越发重视可再生能源的开发与应用。生物质气化技术作为新一代生物质利用技术，具有能源转化效率高、设备简单、投资少、易操作、占地面积小、不受地区、燃料类型和气候限制等特点，在为工业生产提供生产必须的电和热(热水/蒸汽)的同时，副产品可被用于制备炭基肥、活性炭及冶金行业保温材料等。项目环保性能和经济性能俱佳，对于降低工业生产用能成本，促进我国能源利用朝着绿色可持续方向迈进具有重要意义。 2解决方案 费曼能源采用国际领先的全新一代生物质气化技术，该技术通过精准控制热解可以将生物质转化为高品质合成气，合成气可用于燃烧生产工业生产必须的电能及热能(热水/蒸汽)，副产品生物炭具有较高的商业利用价值。由于副产品的高效利用可显著降低电能及热能的生产制备成本，在帮助工业企业实现低碳化绿色生产的同时，显著降低工业企业用能成本。目前，可利用的生物质原料包括:稻壳、竹屑、木屑、烟叶梗、山核桃壳、棕榈壳、椰子壳、玉米芯渣、甘蔗渣、柚子壳、酒糟、制药残渣、造纸剩余物、干化污泥、高聚物废弃物等。3生物质热解气化反应原理4设备示意图5技术对比与其他
生物质供热应用方式相比，生物质热解气化的优势如下:6案例根据国家及江苏省政府清洁能源替代燃煤锅炉的相关政策，江苏泰兴化工园区内的多家化工企业，急需淘汰燃煤锅炉。费曼能源作为项目所有者及实施方，以“生物质天然气”多能互补方式，以稻壳为原料，为园区企业提供热蒸汽等清洁能源，副产物稻壳炭作为保温材料销售给钢厂或有机肥公司。 项目地点：江苏泰兴项目规模：18t/h(15t/h 备用)原料用量：2.66万吨/年蒸汽产量：6.45万吨/年稻壳碳/灰分量：0.63 万吨/年客户类型：食品、化工、印染、电池等所有生产用热企业解决问题：(1)降低企业用能成本，吨蒸汽使用成本降低20元/吨以上(2)降低企业清洁化改造成本，蒸汽管网直接连通各用热企业 (3)帮助企业实现绿色生产，彻底杜绝自备锅炉环保不达标而造成的非生产性停产。技术创新：“生物质天然气”多能互补方式该项目的产品分为能源产品(热蒸汽)和副产品(稻壳炭)。其中能源产品是客户主要的需求，副产品销往附近钢厂用于熔炼工艺保温材料，为项目创造另一部分收益。稻壳炭还可进一步深加工，做成炭基肥等，真正实现(农业能源环保)循环经济生态圈。
生物质气化技术 一、常见生物质气化炉类型 1、生物质气化按照使用的气化炉类型不同分为固定床气化和 流化床气化两种。固定床气化炉是将切碎的生物质原料由 炉子顶部加料口投入固定床气化炉中，物料在炉内基本上 是按层次地进行气化反应。反应产生的气体在炉内的流动 要靠风机来实现，安装在燃气出口一侧的风机是引风机， 它靠抽力（在炉内形成负压）实现炉内气体的流动；靠压 力将空气送入炉中的风机是鼓风机。固定床气化炉的炉内 反应速度较慢。按气体在炉内流动方向，可将固定床气化 炉分为下流式（下吸式）、上流式（上吸式）、横流式（横 吸式）和开心式四种类型。 a、 下流式固定床气化炉示意
气固呈顺向流动。运行时物料由上部储料仓向下移动，边移动边进行干燥与热分解的过程。在经过缩嘴时，与喷进的空气发生燃烧反应，剩余的炭落入缩嘴下方，与气流中的CO2, 和水蒸气发生反应产生CO 和H2。可以看出，下吸式气化炉中的缩嘴延长了气相停留时间，使焦油经高温区裂解，因而气体中的焦油含量比较少；同时，物料中的水分参加反应，使产品气中的H2含量增加。 b、 上流式固定床气化炉示意 气固呈逆向流动。在运行过程中湿物料从顶部加入后被上升的热气流干燥而将水蒸气带走，干燥后的原料继续下降并经热气流加热而迅速发生热分解反应。物料中的挥发分被释放，剩余的炭继续下降时与上升的CO2及水蒸气发生反应产生CO和H2。在底部，余下的炭在空气中燃烧，放出热量，为整个气化过程供热。由图2 , 可见，上吸式气化炉具有结构简单，操作可行性强的优点，但湿物料从顶部下降时，物料中的部分水分被上升的热气流带走，使产品气中H2的含量减少 横流式固定床气化炉示意
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910197888.5 (22)申请日 2019.03.15 (71)申请人 福州大学 地址 362801 福建省泉州市泉港区前黄镇 学院路1号 (72)发明人 赵素英 李胜奇 陈志伟 林若兰 林晓薇 (74)专利代理机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 代理人 蔡学俊 (51)Int.Cl. B01J 21/18(2006.01) B01J 23/02(2006.01) B01J 37/08(2006.01) B01J 38/64(2006.01) B01J 38/06(2006.01)C10C 1/00(2006.01)C10C 1/20(2006.01)G01N 31/10(2006.01) (54)发明名称 一种生物质活化半焦催化剂的制备方法及 其应用 (57)摘要 本发明公开了一种生物质活化半焦催化剂 的制备方法及其应用。该方法以生物质为原料， 在惰性气氛中，通过在500-800℃温度下热解制 备生物质半焦，得到的生物质半焦采用不同活化 方法对其进行活化最后用于催化裂解焦油的催 化剂。所得催化剂对焦油模型化合物萘表现出了 良好的催化活性，用于催化生物质气化工艺的焦 油水蒸气重整过程， 焦油转化率高。权利要求书1页 说明书6页 附图3页CN 109876788 A 2019.06.14 C N 109876788 A
1.一种生物质活化半焦催化剂的制备方法，其特征在于：以生物质为原料，在惰性气氛中热解，再通过活化得到生物质活化半焦催化剂。 2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： （1）将干燥处理的生物质原料放入固定床反应器中，在惰性气氛中升温进行热解，保持一段时间后，冷却至室温取，制得生物质半焦； （2）将制得的生物质半焦进行活化，活化后干燥处理，获得生物质活化半焦催化剂。 3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的生物质原料包括稻壳、木屑、玉米芯中的一种或多种。 4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述生物质原料的粒径在250μm到600μm之间。 5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中生物质原料的干燥处理为自然风干或机械风干，以质量百分含量计，干燥后的生物质原料的水分含量小于或等于10%。 6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中所述惰性气氛为氮气、氩气或氦气中的一种。 7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中升温的升温速率为10~20℃/min，升温至最终温度为为500~800℃进行热解，保持时间为30~120min。 8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中活化的方法为化学方法、物理方法或共活化方法，其中所述化学方法为浸渍法，所选用的溶剂为NaOH或者KOH，溶剂的质量分数为8~12wt%，固液比为1：（5~15），反应温度为50~90℃，反应时间为30~120min，然后用去离子水洗至其pH呈中性；所用浸渍为静止浸渍，或搅拌浸渍；所述物理方法为水蒸气活化，升温速率为10~20℃/min，最终温度为750~850℃，保持时间为45~120min，水蒸气体积分数为15~25vol%，所用惰性气体为氮气；所述共活化方法为化学方法和物理方法共活化。 9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中活化后干燥处理的干燥温度为105~120℃。 10.如权利要求1-9所述制备方法制备所得的生物质活化半焦催化剂。 权 利 要 求 书1/1页2CN 109876788 A
文章编号:0253?2409(2013)07?0798?07 收稿日期:2013?06?09;修回日期:2013?06?24三 基金项目:国家科技支撑计划(2012BAA 09B 03);国家自然科学基金(51176194)三 联系作者:阴秀丽,E?mail :xlyin @https://www.doczj.com/doc/9e16554797.html, 三 生物质气化技术发展分析 吴创之,刘华财,阴秀丽 (中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点试验室,广东广州 510640) 摘 要:生物质气化技术在世界范围内得到了广泛应用三研究综述了生物质气化技术的发展现状和应用情况,阐明了生物质气化技术目前存在的主要问题;对中国生物质气化生活供气和工业供气典型项目的经济性进行了分析,在此基础上对中国生物质气化技术应用前景进行了展望;结合中国生物质气化产业发展面临的新形势,为生物质气化产业的发展提出建议三关键词:生物质;气化技术;气化应用;现状;前景中图分类号:TK 6 文献标识码:A Status and prospects for biomass gasification WU Chuang?zhi ,LIU Hua?cai ,YIN Xiu?li (Key Laboratory of Renewable Energy ,Guangzhou Institute of Energy Conversion , Chinese Academy of Sciences ,Guangzhou 510640,China ) Abstract :Biomass gasification for energy utilization has been wildly used.The development and applications of biomass gasification technologies were reviewed in this paper.Special attention was paid to major problems encountered in practical use.A comparison of economical performances of gas supply for livelihood and industry was made.The prospects of biomass gasification in China were put forward.Taking into account the new situation ,several suggestions were given for the development of biomass gasification industry.Key words :biomass ;gasification ;applications ;status ;prospects 1 国外生物质气化技术发展现状 1.1 技术现状 经过几十年的发展,欧美等国的生物质气化技术取得了很大的成就三生物质气化设备规模较大,自动化程度高,工艺较复杂,主要以供热二发电和合成液体燃料为主,目前,开发了多系列已达到示范工厂和商业应用规模的气化炉三生物质气化技术处于领先世界水平的国家有瑞典二丹麦二奥地利二德国二美国和加拿大等三欧洲和美国在生物质气化发电和集中供气已部分实现了商业化应用,形成了规模化产业经营三20世纪80年代末90年代初,主要利用上吸式和下吸式固定床气化炉来发电或供热,规模大都较小三由于下吸式产气焦油含量较低,近来已逐渐占据主导地位,尤其以发电为目的时,主要在中国和印度使用三近年的大中型气化发电系统多采用常压循环流化床,容易扩大,原料适应性好,对原料尺寸和灰分要求不高三空气气化常用于发电和供热,富氧气化常用于气化合成,加压气化则用于IGCC (整体气化联合循环发电系统)二气化合成燃料或化工品三在过去的二三十年里,欧洲和北美的研究和 技术都有了显著的进展,建立了一批示范或商业工程,部分典型工艺和应用见表1三1.2 应用情况 生物质气化目前主要应用于供热二窑炉二发电和合成燃料,具体见图1三各种应用的规模都在增长,CHP (热电联产)的增长尤其快,已成为目前最主要的利用方式三除了上述技术,生物质气化还有其他新型利用,比如燃料电池等三 从20世纪80年代起,生物质气化被美国二瑞典和芬兰等国应用于水泥窑和造纸业的石灰窑,既能保证原料供给又能满足行业需求,这种应用方式简单可靠,具有较强的竞争力,但应用却不多三 20世纪90年代起,生物质气化开始被应用于 热电联产,多用柴油或燃气内燃机,对燃料品质和系统操作的要求较高,成本也较高,其应用推广受到限制,常常需要政府的支持和补贴三受煤的IGCC 应用结果的推动,生物质IGCC 成为90年代的关注热点,IGCC 系统有望在中等成本和中等规模下提供高发电效率,研究者对其进行了大量的研究并建设了几个示范工程,主要集中在欧洲,但由于系统运行 第41卷第7期2013年7月 燃 料 化 学 学 报 Journal of Fuel Chemistry and Technology Vol.41No.7 Jul.2013