生物质热解炭气油多联产工程技术规范 第1部分：工艺设计-编制说明

生物质热解技术按温度，升温速率，固定停留时间（反应时间）和颗粒大小等实验条件可将热解分为炭化（慢热解），快速热解和气化。

由于液体产物的诸多优点和随之而来的人们对其研究兴趣的日益高涨，对液体产物收率相对较高的快速热解技术的研究和应用越来越受到人们的重视。

快速热解过程在几秒或更短的时间内完成。

所以，化学反应，传热传质以及相变现象都起重要作用。

关键问题是使生物质颗粒只在极短的时间内处于较低温度（此种低温利于生成焦炭），然后一直处于热解过程最优温度。

要达到此目的的一种方法是使用小生物质颗粒（应用于流化床反应器），另一种方法是通过热源直接与生物质颗粒表面接触达到快速传热（这一方法应用于生物质烧蚀热解技术中）。

由众多实验研究得知，较低的加热温度和较长气体停留时间会有利于炭的生成，高温和较长停留时间会增加生物质转化为气体的量，中温和短停留时间对液体产物增加最有利。

秸秆发电商品化前景分析解决浪费性生物质能资源的唯一出路在于商品化。

生物质能秸秆发电技术，不仅为农村提供更多电力，更有意义的是将使生物质能资源的商品化成为可能，一方面农民可通过出售秸秆获得更多的收入；另一方面过去农村使用直接燃烧秸秆的方式进行炊事，要为秸秆的收集、运输、储存以及在直接燃烧时花费大量的时间和劳力。

如果能使用秸秆发电，农村使用更多的商品能源，农民将获得更多的时间从事生产性劳动，以尽早脱贫致富。

因此，将秸秆发电进行能源方式转化，是一件利国利民的好事。

1 生物质能秸秆发电的工艺流程农作物秸秆在很久以前就开始作为燃料，直至1973年第一次石油危机时丹麦开始研究利用秸秆作为发电燃料。

在这个领域丹麦BWE公司是世界领先者，第一家秸秆燃烧发电厂于1998年投入运行(Haslev，5Mw)。

此后，BWE公司在西欧设计并建造了大量的生物发电厂，其中最大的发电厂是英国的Elyan发电厂，装机容量为38Mw。

1.1 秸秆的处理、输送和燃烧发电厂内建设两个独立的秸秆仓库。

第十章生物质热解技术1 概述热化学转化技术包括燃烧、气化、热解以及直接液化，转化技术与产物的相互关系见图10-1。

热化学转化技术初级产物可以是某种形式的能量携带物，如，木炭（固态）、生物油（液态）或生物质燃气（气态），或者是能量。

这些产物可以被不同的实用技术所使用，也可通过附加过程将其转化为二次能源加以利用。

图10-1 热化学转化技术与产物的相互关系生物质热解、气化和直接液化技术都是以获得高品位的液体或者气体燃料以及化工制品为目的，由于生物质与煤炭具有相似性，它们最初来源于煤化工（包括煤的干馏、气化和液化）。

本章中主要围绕热解展开。

1.1生物质热解概念热解（Pyrolysis又称裂解或者热裂解）是指在隔绝空气或者通入少量空气的条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使之转变成为低分子物质的过程。

可用于热解的生物质的种类非常广泛，包括农业生产废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴和城市固体废物等。

关于热解最经典的定义源于斯坦福研究所的J. Jones提出的，他的热解定义为“在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接加热使寒潭有机物发生热化学分解，生成燃料（气体、液体和固体）的过程”。

他认为通过部分燃烧热解产物来直接提供热解所需热量的情况，严格地讲不应该称为部分燃烧或缺氧燃烧。

他还提出将严格意义上的热解和部分燃烧或缺氧燃烧引起的气化、液化等热化学过程统称为PTGL（Pyrolysis，Thermal Gasification or Liquification）过程。

生物质由纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分组成，纤维素是β-D-葡萄糖通过C1-C4苷键联结起来的链状高分子化合物，半纤维素是脱水糖基的聚合物，当温度高于500℃时，纤维素和半纤维素将挥发成气体并形成少量的炭。

木质素是具有芳香族特性的，非结晶性的，具有三度空间结构的高聚物。

由于木质素中的芳香族成分受热时分解较慢，因而主要形成炭。

生物质炭气液电热能源综合利用项目可行性研究报告2015年4月长春生物质炭气液电热能源综合利用项目可行性研究报告批准：审核：编写：2015年4月长春目录1 总论 (1)1.1 项目背景 (1)1.2 项目概况 (2)2 市场预测 (3)2.1 产品市场供应预测 (3)2.2 产品市场需求预测 (3)2.3 产品价格分析 (4)2.4 市场风险分析 (4)3 建设规模 (5)4 厂址选择 (5)4.1 厂址所在地区现状 (6)4.2 厂址建设条件 (6)5 技术方案、设备方案和工程方案 (6)5.1 技术方案 (6)5.2 主要设备方案 (9)5.3 工程方案 (11)6 燃料供应 (11)6.1 燃料来源 (11)6.2 燃料消耗量 (11)6.3 生物质资源收购区域、储存 (12)6.4 燃料运输 (12)6.5 启动及点火燃料 (13)7 总图运输与公用辅助工程 (13)7.1 全厂总体规划及厂区总平面规划 (13)7.2 交通运输 (14)7.3公用辅助工程 (14)8 资源利用 (19)8.1 合理利用能源与节能效果 (19)8.2 节约资源 (19)8.3 节约用地 (19)8.4 节约用水 (19)8.5 节电措施 (19)8.6 节约原材料 (19)9 环境保护及水土保持 (19)9.1 环保执行标准 (20)9.2 防治措施 (20)9.3 水土保持 (20)9.4 公众参与及意见 (20)10 劳动安全与职业卫生 (20)10.1 应遵循的安全卫生规程和标准 (20)10.2 劳动安全部分 (20)10.3 防护措施 (20)10.4 职业卫生部分 (20)10.5 综合评价 (20)11 组织机构与人力资源配置 (20)11.1 机构设置和定员原则 (21)11.2 组织机构设置 (21)11.3 人员配备 (21)12 工程项目实施的条件和轮廓进度 (21)12.1 工程项目实施的条件 (21)12.2 工程项目实施的轮廓进度 (22)13 投资估算及经济评价 (22)13.1 投资估算 (22)13.2 经济评价 (26)14 经济与社会影响分析 (28)14.1 经济影响分析 (28)14.2 社会影响分析 (29)15 结论及建议 (30)15.1 结论 (30)15.2 建议 (31)1 总论1.1 项目背景1.1.1 项目名称吉林省****能源股份有限公司生物质炭气液电热能源综合利用项目。

作者简介:王华，女，工程师，学士，从事天然气高效利用及新能源技术研究工作。

收稿日期:2018－10－15;修回日期:2019－01－14·燃气气源与加工利用·生物质热解气化技术王华1，罗东晓1、2(1．滨海投资(天津)有限公司，天津300300;2．中山大学，广东广州510275)摘要:介绍生物质热解气化技术的分类，以上气式逆流固定床气化反应器及循环流化床气化反应器为例，介绍其主要特点和工作过程。

分析生物质热解气化气的组成、粉尘和焦油的脱除方法。

关键词:生物燃气;生物质热解气化;热解气化气净化中图分类号:TQ54文献标志码:B文章编号:1000－4416(2019)04－0B22－041生物质热解气化技术的分类完整的热解气化反应过程可分为干燥、热解、氧化和还原等环节［1－2］。

生物质热解气化技术一般可分为干馏气化、空气气化、氧气气化、水蒸气气化、“水蒸气+氧气”混合气化等多种［3］161，只有干馏气化不需要使用气化剂。

1．1干馏气化干馏气化是指在完全无氧或少量氧条件下，对生物质进行有限气化但气化又不是大量发生，即生物质的部分气化。

在一定温度作用下，生物质的挥发分得以热解挥发，生成固体碳、木焦油和木醋液(可凝挥发物)与气化气(不可凝挥发物)等4种产物，气化气只是其中的副产品。

此过程是吸热反应，需提供外部热能反应才能连续进行。

1．2空气气化以空气作为气化剂，空气中的氧气与生物质中的可燃组分发生氧化反应，产生气化气，反应过程所放出的热量为气化反应的其他过程(干燥、热解与还原)提供所需的热能，整个气化过程是一个自供热系统。

空气气化的优点是气化剂来源方便、成本低。

局限是气化气中氮气含量高，使用受限。

1．3氧气气化氧气气化是借助于气化剂———氧气，与生物质进行氧化还原反应产生可燃气体，气化气中主要是一氧化碳、氢气及甲烷等，基本上不含N 2组分。

氧气气化的局限是气化剂(氧气)获取成本较高。

. . z. . 生物质炭、气、油联产技术项目 可行性研究报告 . .

z. . 第1章 总 论

1.1概述 1.1.1项目名称、建设单位及法人 1.1.1.1项目名称：生物质炭、气、油联产技术项目 1.1.1.2 项目法人代表： 技术设备安装单位代表： 1.1.1.3 建设单位法人代表： 建设单位：某有限公司 技术设备安装单位：某市秸秆燃气设备工程有限公司 1.1.1.4项目性质：新建 1.1.1.5项目建设地点：某市某区温春镇东和村东南角。 1.1.2可行性研究报告编制的依据和原则 1.1.2.1编制依据 1.1.2.1.1依据某有限公司2007年10月8日提出的《拟建一条日消耗生物质秸秆30吨的生物质炭、气、油联产技术生产线》，需编制可行性研究研究报告的资料、数据、文件。 1.1.2.1.2由某有限公司及焦作市秆燃气设备工程有限公司提出厂址场区地形条件状况，以及技术设备资料等其他有关要件。 1.1.2.1.3 依据《中华人民共和国可再生能源法》及《国民经济和社会发展第十一个五年规划刚要》中明确提出：要“加快开发生物质能”。在《中共中央国务院关于积极发展现代化农业扎实推进社会主义新农村建设的若干意见》中指出“以生物能源，生物基产品和生物质原料为主要内容的生物质产业，是拓展农业功能，促进资源利用的朝阳产业。2008年3月1日即将出台生效的 . . z. . 《黑龙江省农村可再生能源开发利用条例》中，第二章：开发与推广中第八条，第十条，第十四条，第四章：扶持与保障中 第二十四条，第二十八条，第二十九条（三）等都对该项目的实施提供了法律法规的依据及政策保障。 1.1.2.2. 编制原则 1.1.2.2.1 该项目是以生产生物质燃气经贮罐分散到村民各家各户，供炊事、取暖、粮食烘干及温室大棚加温等，其副产品生物质炭、木焦油、木醋液等畅销产品销售获利。更有效地利用农村废弃秸杆、垃圾等生物质，最大化的消除这些生物质废弃物对环境的污染，是一举三得的好事。 1.1.2.2.2该项目利用国内最先进的成熟、成型秸秆气化技术，把秸秆所含有的能量吃干榨尽，增加了副产品附加值，从而最大限度的提高经济效益。 1.1.2.2.3 工厂的建筑设计由某市东发建筑勘察设计所设计，特别加强节能环保，消防安全，工业卫生及劳动保护等方面的配套设计，充分考虑能源的综合利用，确保生产安全，为此来编写本报告。 1.1.2.3 项目提出背景 1.1.2.3.1项目提出背景：能源是人类赖以生存的物质基础，是国民经济的基本支撑。我国是能源消费大国，能源供应主要依靠煤炭、石油和天然气等化石能源，而化石能源的有限性及其开发利用过程对环境生态造成的巨大压力，严重制约着经济社会的可持续发展。在这种形势下，开发清洁的可再生能源已成为我国能源领域的一个紧迫任务。在国家制度的《农业生物质能产业规划》（2007—2015）中前言部分，胡锦涛总书记指出：“加强可再生能源开发利用，是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必 . . z. . 由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路”。我国能源总量较为丰富，但人均占有量低，人均煤炭、石油和天然气含量仅为世界平均水平的56.3%、7.7%和7.1%。近年来，随着我国经济社会的快速发展，能源需求持续增长，供求矛盾日益突出，2005年一次能源生产总量为20.6亿吨标准煤，能源消费总量达到22.3亿吨标准煤；石油进口量1.4亿吨，对外依存度超过40%。有关专家测算，如果充分利用我国目前的农业生物质能资源，可新增相当于5亿吨左右标准煤，约占全国一次能源生产总量的24%。积极发展农业生物质能产业，对缓解化石能源供应紧张局面，优化能源结构，保障国家能源安全，建立稳定的能源供应体系具有重大意义。 可再生清洁能源的深度开发有利于保护和改善生态环境，我国目前化石能源造成的环境污染相当严重。如煤炭占能源消费总量的比例高达69%，煤烟型污染程度一直较高。同时，部分农村地区大量使用薪柴等作为生活燃料，森林植被破坏严重；大理畜禽粪便得不到及时有效处理，各方面污染日益加剧。积极发展生物质能产业，可以有效替代高污染、高排放的化石能源，降低薪柴使用量，资源化利用畜禽粪便等农业废弃物，有利于建立资源节约型和环境友好型社会，促进人与自然和谐发展与经济社会的可持续发展。 生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，它以生物载体，直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，替代煤炭，石油和天然气等化石燃料，可永续利用，具有环境友好和可再生双重属性，发展潜力巨大。 1.1.2.3.2该项目公司简介： 某有限公司是以生产生物燃气（气态燃料）、生物质炭（固态燃料）、 . . z. . 木焦油（深加工后的液态燃料）、木醋液为主的生产企业，其生物质炭、气、油联产技术项目是国家08年1号文件中新农村建设重点扶持项目之一，是某市某区新农村建设重点项目之一。生物质炭、气、油联产技术项目是以某省焦作市秸杆燃气设备工程有限公司为技术依托单位，并对生物质能源深度开发，实行可再生能源的多层次综合利用，生物质炭、气、油联产技术是开发农村生物质能源技术的最新科技成果。公司建立了股份制运行机制，健全了规范化的经营管理体制，完善了质量保证体系，具有良好的组织管理能力，可以高标准、高质量的完成生产任务。 1.1.2.4投资必要性和经济意义 1.1.2.4.1有广阔的产品市场 我国的热能主要依赖于天然气、石油液化气、煤，农村由于经济发展缓慢，主要还用柴禾、秸杆作为热能源。而根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，不加节制或废料利用，那么，地球上天然气、石油液化气、煤，三种能源供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年了。四五十年。从人类历史的角度来看，实在是非常非常的短促。千百年来，农村一直利用传统的土灶燃烧柴禾、秸秆，加大了劳动强度和资源使用量，从则面看是一种浪费。虽然现在农村也开始用煤、液化气。但还是很难跟上城市的步伐。我国土地辽阔，生物质废料取这不尽用之不竭，目前只有通过大面积焚烧来消灭，这样既是一种资源浪费，也给环境造成污染，利用这些随处可见农作物秸秆资源转化为优质燃气，既方便实惠，又高效安全，秸秆燃气作为绿色新能源最终取代我国农村传统柴灶，改变我国农村千百年的烟熏火燎的传统炊事方式，提高人们的生活质量，生物质炭、气、油联产技术是更进一步开发秸秆深层次能源的综合利用，其产品都是 . . z. . 目前市场紧缺的能源物资，非常畅销，属高新技术、高附加值的产品，因此具有显著的经济效益和社会效益。 1.1.2.4.2原材料资源情况 某有限公司坐落在某市某区温春镇东和村，四面环山，周围有6.1万亩耕地及大片林地，每年产生7.2—7.5万吨废弃生物质秸秆，0.5—1万吨林业废弃物，所以本地区有着丰富的生物质秸杆资源及林业废弃物，春耕秋收时，农民清地焚烧秸秆时产生大量的烟雾对周围环境造成极大的污染，同时又对周围林地构成火灾隐患，该公司生物质炭、气、油联产技术项目的实施不仅解决了上述问题，还方便的村民炊事、取暖等需要，又有紧俏产品生物质炭、木焦油、木醋液销售获利，最大限度的做到生物质秸秆资源综合利用，该项目实施后逐渐走向工业化生产，同时环保、经济、社会效益显著，既可增加农民收入，提高农民生活质量，又可治理环境污染，节省常规能源，还能消化大量秸秆，实现农业废弃物资源化再利用，达到循环经济的效果，成为农村新的经济增长点，为农村经济发展创造了更有利条件。 1.1.2.4.3有先进的技术和过硬的质量保证 某省某市秸秆燃气设备工程有限公司与台湾某集团联手成立的合资企业，是某省“高新技术企业”，国家农业部秸秆气化工程招标项目的“中标单位”，是国家科技部认定的“JRQ—II型秸秆气化机组”的技术依托单位，生物质炭、气、油联产技术主要技术性能指标在国内领先，在国际处于先进水平。生物质炭、气、油联产技术及成套设备，获2005年中国郑州先进适用技术交易会“金牌”证书。使用生物质炭、气、油联产技术每吨生物质原料可产出300立方中热值燃气，燃气值>3500 kJ/nm3，300kg·生物质炭、50kg木焦油、200kg木醋液。 . . z. . 1.1.2.4.4有雄厚的技术力量和高水平的管理人才 技术是核心，研发是动力，与技术依托单位合作，由技术依托单位提供最新技术支持，同时聘请素质高，业务精经验丰富的专业型人才汇聚成某有限公司的中坚力量。有效提升了公司整体管理水平，为公司进一步发展壮大，持续贯注了强有力的支持。 综上所述，生物质炭、气、油联产技术项目的建设具有显著的经济效益和社会效益，在该地区投资是十分必要的。 1.2项目的研究结论 1.2.1综合评价 1.2.1.1符合产业政策的发展要求 从国家制定的可再生能源远期发展规划及国内外生物质能源市场对生物质能源需求情况看，某有限公司建设一条日消耗生物秸秆30吨的生物质炭、气、油联产技术生产线是妥当和可行。 1.2.1.2符合市场需求和产品流向 经市场需求预测分析，国内市场较宽阔，生物燃气用户稳定，产品流向基本合理。 1.2.1.2产品方案及规模合理 根据某有限公司实际情况和条件，确定的产品方案和规模是合理的。 1.2.1.4生产工艺技术先进、适用、可靠 生物质炭、气、油联产技术项目采用国内已有的最先进技术，其技术成熟来源明确，工艺先进可靠，生产的产品具有较强的竞争能力。 1.2.1.5主要原材料供应可以保证 生产所需农作物废弃秸秆及林业下脚料等原料是可再生的，取之不尽用之不竭，其来源落实可靠。