生物质气化技术
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生物质气化技术范文第1篇
中图分类号：TM611 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）19-0037-02
引言
生物质能是绿色植物通过光合作用，将太阳能转化为化学能贮存于生物质内部的能量，是仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。生物质能几乎不含硫、含氮很少，碳通过光合作用，近排放量几乎为零，因此是一种清洁可再生能源。回收生物质能，不仅能够提高农村经济收入，同时减少二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和粉尘的排放，有利于保护生态环境和经济可持续发展。大型火电耦合生物质气化发电技术就是一种能源高效清洁利用的方法。
1 技术方案
本文以600MW燃煤锅炉耦合1×30MW生物质气化发电为例进行分析，该电厂采用最新高效发电技术和高效静电除尘、石灰石-石膏湿法脱硫、炉内低氮燃烧+SCR烟气脱硝等污染物脱除设备，并利用生物质气化后的合成气送入燃煤锅炉进行再燃，还原主燃区产生的NOx[1]，降低SCR烟气脱硝负荷，将污染物的排放控制在的排放标准以下。
生物质气化采用循环流化床气化技术，气化介质和生物质通过热化学反应生成CO、H2及少量碳氢化合物可燃气。此生物质气化装置将产生的可燃气作为燃料送入燃煤锅炉与煤粉一起燃烧发电。
相比传统的生物质直燃电厂[2，3]，工艺流程短，无需再配备汽轮机、发电机、电网输出以及烟气净化等系统，投资少，占地面积小，配置工作人员少，而且生物质气化综合发电效率达30%以上，生物质燃料可节省25～30%；同时生物质直燃存在严重的碱金属腐蚀及锅炉结焦的问题，对于发电系统的连续运行是极为不利，生物质中碱金属的存在，还会引起NOX催化剂控制设备老化或失效；燃烧方式通用性较好，对原燃煤系统影响较小。
相比常压、空气气化耦合发电方案，加压、富氧耦合发电技术投资略高，但加压富氧气化可以更大规模、更灵活处理生物质，对原料的适应性也更加广泛，气化效率、燃气品质有较大提高[4]，对锅炉的安全性更加有利，同时占地面积小；另外加压富氧气化省去了常压气化中的高温燃气引风机，同时燃气管径较小，消除了生产运行中一个重大的安全隐患。
工艺路线主要为：经过处理且满足粒度要求的生物质燃料，送入加压装置加压后的生物质，通过螺旋输送机送入气化炉，在一定温度下，气化炉内生物质在气化介质的作用下气化生成可燃气，再经过旋风除尘送入余热锅炉，可燃气降温计量后，热可燃气直接送入燃煤锅炉上改造增加的生物质燃气喷口再燃，利用原有发电系统实现高效发电。整个装置主要分为生物质贮存、进料、生物质气化、可燃气除尘、热回收及燃气燃烧。工艺流程图见图1。
2 制气系统
2.1 生物质的贮存系统
生物质贮存仓库收到的生物质原料，经过称重和取样分析水分和热值后存储，生产过程中通过装载机和抓斗等转运装置将生物质送进振动筛，过滤掉不合格的生物质料，再通过螺旋输送机和输送皮带将合格的生物质送到生物质加压进料系统的常压料仓。
2.2 加压进料
常压料仓存放的生物质料，通过进料装置和阀门进入并装满锁斗，然后控制系统用氮气对锁斗充压到0.1～0.3MPa时，生物质燃料再通过下料阀和下料装置进入加压给料仓，在加压给料仓的底部装有螺旋输送机，生物质料由螺旋输送机不断送入生物质气化炉。生物质锁斗在卸完料后，锁斗将恢复到常压状态，重新进料和充压，进行下一次循环物料的输送。
2.3 生物质气化及气体净化
气化炉是整个气化系统的主要设备[2]，采用流化床作为气化炉的炉型，加压给料仓输送过来的生物质从气化炉的中下部进入炉膛反应区；在气化炉的底部，空气和氧作为气化剂送入炉膛，在炉膛内生物质、空气和氧气充分混合，形成一种沸腾流化状态；同时，在气化温度为700～980℃，气化压力为0.1～0.3Mpa的条件下，以及在高温床料有效的传热和传质的作用，加速气化反应速度，最终生成成分为CO、H2、CO2、CH4、H2O、N2及少量焦油的高温可燃气。
生物质原料都含有一定的灰分，因此气化过程中会产生灰渣，一部分灰渣由气化炉底部排出，冷却后送到贮存系统；另一部分灰渣则可通过下游旋风分离器从可燃气中分离出来，灰渣从旋风分离器底部排出，送到贮存系统。可燃气则从旋风分离器的顶部出来，进入下游的余热锅炉。
2.4 热量回收
进入余热锅炉可燃气的温度约为900℃，因温度高，燃獾ノ惶寤密度小，为了减小燃气输送设备的体积和材质等级，同时还要保证可燃气中的焦油不冷凝，高温可燃气经过余热锅炉释放热量降温到400℃左右，同时也根据锅炉运行参数，自行控制温降，余热锅炉产生的低压水蒸汽并入电厂管网系统。
2.5 可燃气的输送和燃烧
经过除尘和余热锅炉的可燃气，气体流量约为5×104Nm3/h，温度约为400℃，压力约为0.2MPa。可燃气经过在线成分分析，根据输入锅炉的热量计算可燃气的流量，将特定量的可燃气再送到燃煤锅炉前独立的燃气燃烧器进入锅炉再燃发电。在事故情况下，可燃气有独立的紧急排放和切断系统，气化炉的安全保护系统将启动紧急停车，将气化系统与燃煤锅炉切断隔离，可燃气将引至安全区域处理，同时启动氮气置换的保护程序，煤气放散装置设有点火装置及氮气灭火设施。
2.6 经济效益和污染物排放
（1）按大型火电耦合生物质气后，年发电量不变的情况
下，每年可以节省约7.5万吨标煤；可分别削减SO2排放约29.48t/a、烟尘排放约14.18t/a及NOx排放约63.77t/a；从温室气体减排角度，可削减CO2排放约12.33万t/a。
（2）按大型火电耦合生物质气后，年发电量不变的情况
下，生物质气发电量约为18万MWh，按照电价0.75元/KWh，则生物质气发电每年收入约13500万元。
（3）一台生物质气化炉系统设备的总投资约为1.9亿元，基本收益率按7.0%，年运行费用考虑厂用电和生物质原料费用约6000万元。
（4）年费用的计算如下，计算公式为[5]：
A-年费用；P-初投资；R-年运行维护费；I-基准收益率取7.0%；n-经济生产年按20年计算
R=6000万，P=19000万，经计算大约需要5年回收成本。可见在争取到生物质标杆电价0.75元/KWh的条件下，采用大型火电耦合生物质气化发电技术的经济效益很好。
3 结束语
随着环保要求的不断严格，生物质能的利用，不仅优化了能源结构，提高当地经济收入，还可有效降低污染物的排放，满足日益严格的排放标准，通过分析大型火电耦合生物质气化发电，无论在技术上、处理规模和投资性价比都具有显著的优势，因此生物质气化耦合发电是理想的发展方向。
参考文献：
[1]吴国强.合成气再燃控制技术研究[D].华北电力大学，2014.
[2]阴秀丽，周肇秋，马隆龙，等.生物质气化发电技术现状分析[J].现代电力，2007，24（5）：48-52.
[3]宋艳苹.生物质发电技术经济分析[D].河南农业大学，2010.
生物质气化技术范文第2篇
[关键词]孵化器；生物制药产业；产业技术创新；云南省
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.24.053
目前，生物制药产业在飞速发展的过程中同样面临着技术创新能力需要不断提升，技术创新模式严重滞后于产业发展的窘境。本文在借鉴国内外相关产业技术创新研究成果的基础上，结合生物制药产业自身发展特点，提出了符合云南省情的生物制药产业技术创新管理模式，以期为其他各省市地区的产业技术创新管理模式的选择提供有益启示。
1 基于科技企业孵化器的技术创新管理模式分析
孵化器于20世纪50年代首先出现在美国，是一种通过向专门经过挑选入驻特定区域的科技型中小企业提供包括物理空间、基础设施以及相关专业化服务支持的介于市场与企业之间的高技术创业服务中心。[1]目前，我国科技企业孵化器在形式上形成了包括政府主导的综合性创业中心、大学科技园、留学人员创业园以及围绕某一特定领域，针对特定服务对象，培育和发展具有某种技术优势的专业技术企业孵化器四种类型。
基于科技企业孵化器的技术创新管理模式是在产学研合作创新模式的基础上，基于政府、大学和科研机构与高技术企业等创新主体各自所拥有的创新资源集聚到某个特定的区域，并以合同契约的方式聚合到一起共同组成的特殊技术创新联盟组织。[2]从技术的基础研发阶段到技术成果的商品化阶段，整个技术创新的过程都会受到上述六个驱动因素的影响和作用。该技术创新管理模式的核心是为生物制药产业从基础研发、生产制造到市场销售整个新药研发过程提供一个全方位创新环境的保障。基于科技企业孵化器的技术创新管理模式[3]如图1所示。
2 基于科技企业孵化器的云南生物制药产业技术创新管理模式分析
2.1 云南生物制药产业技术创新管理模式可行性分析
云南生物制药产业技术创新管理模式的选择，要从本省生物制药产业的具体发展现状出发，既要看到生物制药产业发展的优势，也要看到存在的不足，形成符合省情的具有自己特色的模式。
2.1.1 龙头企业缺乏，创新能力亟待提高
2010―2012年，云南生物医药产业保持了年均25%以上的高速增长，其中，生物医药工业总产值2011年和2012年连续两年达到了29%以上的高位增长。2013年生物医药产业工业总产值达到338亿元，云南生物产业对战略性新兴产业增加值的贡献率已经达到60%以上。[4]然而，生物制药产业技术创新体系中各个创新主体仍旧是条块分割，各自为政。企业之间沟通协作少，资源共享、协同创新的发展氛围还未形成，导致低水平研究重复出现。
2.1.2 投资主体日益多元化，投资体系渐趋完善
融资仍然是生物制药企业面临的一大挑战。云南省大多数生物制药企业仍然处于发展的初级阶段，技术落后，自主创新能力不足，没有自己的产品上市，一般主要依赖风险投资。近年来，云南风险资本市场逐渐成熟，风险投资机构、金融服务机构纷纷进入云南，给云南生物制药产业带来了新的契机。同时，生物制药企业之间也通过股权转让、技术转让等途径建立技术创新联盟，这也预示着云南多元化投资体系渐趋完善。
2.1.3 产业政策与技术创新战略促进产业技术创新能力提升
2012年1月云南省印发了《云南省战略性新兴产业发展“十二五”规划》，推动实施了《云南省生物医药产业发展“十二五”规划》。“十二五”以来，生物制药产业被作为战略性新兴产业的首位产业进行培育和发展，生物制药领域的开发投资大幅增加。[5]技术创新是生物制药产业能够获得长期持续发展的原动力。为此，云南省积极推动产学研协同创新，把加强与国际、国内知名院校及科研机构的联系摆到提升创新能力的重要位置。
2.1.4 相关产业发展迅速，产业集聚效应凸显
目前，云南生物制药产业基地的相关园区格局已初步建成，形成了包括昆明国家高新技术产业开发区（昆明高新区）、玉溪国家高新技术产业开发区、文山三七产业园区、普洱工业园区四大生物产业核心区，产业“集聚效应”日益凸显。
2.2 云南生物制药产业技术创新管理模式
云南生物制药产业技术创新管理模式是以起源于20世纪50年代美国硅谷为代表的集科研、生产、销售、流通、服务为一体的以政府为主导，科技企业孵化器为依托的园区经济发展模式。这种发展模式打破了传统的先建工厂后搞研发的模式，通过充分整合现有资源，共享基础设施和公共服务平台，推动产业集聚发展，同时有利于打造从上游原料的加工，产品研发到下游产品的生产、销售、流通的完整产业链。[6]“以平台促创新，以创新兴产业”的生物制药产业技术创新管理模式如图2所示。
创新驱动是云南生物制药产业获得发展的生命线。在整个生物制药产业发展过程当中，始终从科技创新、产业集聚、体制机制改革三个方面为产业创新基地的发展提档。科技企业孵化器是产业集聚最好的载体。从产业链的角度来看，产业创新基地承载着区域产业技术创新的系统组合与补充。为此，基地建立了“三大平台”，构建了“苗圃―孵化器―加速器”全产业链企业科技企业孵化器链条体系，形成了具有云南特色的生物制药产业技术创新管理模式。
2.2.1 产学研合作平台
为了解决好技术成果商品化的关键问题，产业创新基地与中科院昆明分院、中国医学科学院医学生物学研究所、云南省药物研究所、昆明植物研究所、昆明理工大学、云南农业大学等科研院所合作，建设国际技术转移中心，组建产学研技术创新联盟，推进开放实验室建设，为产业创新基地的企业提供专业化服务。
2.2.2 孵化器催化平台
为了实现整个产业链的可持续发展，产业创新基地积极推动孵化器体系的建设，搭建苗圃载体和企业加速器，升级孵化器平台。针对企业发展的不同阶段，根据企业发展的具体情况，建立了项目孵化、企业孵化、规模孵化三种不同类型的孵化器，进一步延伸了孵化器链条，构建全产业链企业创新孵化器链条体系。实行“清单式服务”，带动中小企业以及孵化器发展的同时，提升产业的技术创新能力，促进整个产业链的发展。
2.2.3 科技金融创新平台
建设金融创新服务中心，打造线上应用模块，探索互联网金融模式，集聚有实力的金融服务机构入驻，吸引社会资金注入，成立产业投资母基金，拓宽投融资渠道，构建以企业公共信用数据库、金融服务机构信息数据库为基础的信用档案系统。云南生物制药产业科技企业孵化器以企业为主体，市场为导向，体制机制为保障，倾力搭建“三大平台”，在新药研发过程中，跟踪服务，依托技术、人才以及区位优势，为企业创造良好的发展环境，通过整合资源，延伸上下游产业链，推动整个产业的良性发展。
3 提升云南生物制药产业技术创新管理水平的对策与建议
3.1 提高龙头企业集聚效应，促进产业转型升级
云南现有的生物制药企业规模普遍偏小，创新能力不强，昆明高新区聚集了全省超过80%的规模以上的生物制药企业，但企业间没有形成较好的资源共享、协同创新的发展氛围，知识产权保护意识和企业自主创新能力不足，导致低水平研究的投资重复，产品结构过于单一、趋同严重，竞争激烈。产业创新基地应以科技创新为龙头，营造良好的技术创新环境、完善产业创新基地中科技企业孵化器的功能，通过招商引资，吸引国内外科技研发企业、金融服务机构、高技术人才及科技服务业向产业创新基地聚集，形成产业规模，产生集聚效应和辐射效应，更有力的促进产业转型升级。
3.2 拓宽融资渠道，加大新药研发投入
云南要将生物制药产业打造成为新的支柱产业，拓宽融资渠道，加大资金投入是关键。在产业创新基地设立的“科技金融创新平台”的基础上，还应该鼓励更多的企业借助金融杠杆，在资本市场中融资。研发投入方面，要制定相应的产业发展政策，对于重大科研项目，新药研发项目设立专项基金。
3.3 提高技术成果转化率，完善协同创新体系
技术成果转化率低的根本原因归根结底在于很多“技术成果”不是技术成果，或者技术成果不成熟，或者技术成果脱离了市场需求。云南省应该结合生物制药产业的技术力量，在产业发展过程中，一方面，坚持新药研制与仿制药相结合，完善相关的技术创新体制和机制，促进科技成果尽快商品化；另一方面，不仅要与大学和科研机构建立“产学研合作平台”，而且要与国内外先进的企业之间建立合作，引进先进的设备、技术、高技术人才，形成符合云南省情的技术创新联盟和技术研发团队。
参考文献：
[1]赵黎明，任凯，付春满.科技企业孵化器的孵化模式比较研究[J].中国科技论坛，2008（8）：68-70，79.
[2]王黎明.论孵化器的目标、功能与发展制约因素[J].经济问题探索，2005（1）：124-126.
[3]吴贵生，.技术创新管理[M].2版.北京：清华大学出版社，2009.
[4]国家发展和改革委员会高技术产业司，中国生物工程学会.中国生物产业发展报告2013[M].北京：化学工业出版社，2014.
[5]云南省发展与改革委员会，云南省医药行业协会.云南省“十二五”生物医药产业发展规划[Z].2010.
生物质气化技术范文第3篇
关键词 生物质；气化发电技术；气化发电系统
中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）72-0036-02
在经济全球化的现代社会，人们对地球能源资源的依赖越发增强，开发利用新的能源资源越来越重要，世界各国在这一方面都有着不同程度发展。像传统的石油资源，虽然现在其储量相对比较大，但是人们早就计算出了它们的使用年数，随着时代的不断前进，它们真正不断的消失。而世界有些国家对其的依赖已经非常强烈，经常为了争夺石油资源而发动战争，像美国发动的海湾战争、伊拉克战争等等。尽管如此，在新的科学技术发展的推动下，人们主要还是把目标放在不断的研究开发各种资源的利用技术上。生物质作为太阳能的一种表现形式，它的开发利用将会给人们带来重要的影响，而且生物质是一种再生资源，在当今社会提倡可持续发展的前提条件下，开发利用生物质能源无疑成为社会发展的主流方向。在利用生物质能源的过程中，人们研究出的各种技术，其主要原理都是将固态的生物质进行一个转化过程，从而得到人们想要的结果或者状态，再进行深一步的利用。下面就谈谈生物质气化的相关内容。
1 生物质气化
1.1 生物质气化发展介绍
生物质气化的发展要追溯到上个世纪70年代，国外首先对生物质采取气化技术，这一技术的采用使得其广泛的传播开来。而根据生物质的特性所知，生物质原料非常容易挥发，尤其是在受热情况下，其挥发的程度相当之大，所以，利用气化技术可以很好的将生物质转化为可利用的能源。
在中国，生物质原料非常多，而生物质气化技术的利用，这正好可以解决国内相对短缺的能源资源问题。尤其是在农村地区，生物质多但是又经常得不到很好的利用，农民常常直接将将麦秆、稻秸秆等物质进行燃烧，而在运用沼气供热供电上，其作为一个相对比较封闭的系统，所需要的生物质相对较少。因此，当生物质大量存在而又不断的出现时，我们正好可以采用生物质气化技术来实现生物质含有的固态能量向气态能量的转化。
在生物质气化发电来说，有以下几种方式：首先，生物质的气化产生可燃性气体，我们可以把这些气体直接运送入燃气炉来产生蒸汽，再利用蒸汽轮机实现发电；其次可以利用净化系统得到的燃气直接送入内燃机，这种内燃机规模都相对比较小，像汽车、摩托车内采用的汽油机一样，它可以直接将燃气用于发电；当然，与内燃机相似，我们可以讲燃气送入燃气轮机来发电，这个发电系统规模相对内燃机系统来说要大一些。但无论采用何种方式，其基本原理都是采用能量的转换。
而在生物质气化发电之外，国外还能将生物质气化技术运用到合成有用有机物上，像甲醇、氨气等，他们现阶段的研究工作已经取得了很大的成功，而且他们已经将其用到了实际的工业生产中，可见，生物质气化技术在未来仍然有着巨大的发展前景，尤其是像在我们中国这样的发展中国家。
1.2 生物质气化发电技术
在生物质发电技术的分类上，由于其燃气产生的机理不同而将其分为反应性气化与热解气化。在反应性气化上，大多又分为水蒸气气化、等离子气化等方式。在实际的运用当中，我们又通常根据发电需求的不同而分为大型的流化床气化和相对较小的固定床气化两种。下面将分别对流化床气化和固定床气化以及水蒸气气化和等离子气化作出说明。
1.2.1 流化床气化发电
大型的发电装置一般采用流化床气化系统，因为流化床气化在使用的过程中气化的能力大，而且其转化效率非常高，在需求电量比较大的情况下，采取并联方式将发电机连接起来，其实际工作将能很好的满足。同时，在发电过程中，我们也需建立相对应的净化系统和安全系统等。
1.2.2 固定床气化发电
作为传统的气化方式，固定床气化通常有两种模式：上吸式固定床气化和下吸式固定床气化。它们两种方式的运行流程基本相同，只是在气化介质的流动方向以及加料的位置上有所不同。
1.2.3 水蒸气气化
水蒸汽气化就是首先将生物质粉碎后投入到气化室，然后将蒸汽也注入其中，在高温的条件下，多种混合物进行化学反应，最后产生可燃性的混合气体，再送入内燃机等发电设备中。这中气化方式在反应容器上有着特别的要求，尤其是在气化炉中，其控制的温度、压力等因素都非常重要。
1.2.4 等离子气化
等离子气化即采用等离子技术，把生物质原料加入到等离子气化室中，使得他们在超高的温度下气化，在这种环境下，碳的转化率非常之高，气化得到的气体经过一定的净化设备和过滤设备，就能通入到相应的发电设备之中，从而得到我们需要的电能。
1.3 存在的相关问题
生物质的气化发电技术虽然已经步入了一定的轨道，但在国内的综合情况来看，其存在问题还是不叫突出的。先就是原料方面，虽然中国地区的生物质资源相对较多，但是具体而言，像麦秆、稻秆这些原料都呈现季节性，而在有些地区，如内蒙古、等就几乎没有，所以，生物质原料又存在区域性。当在特定的地区建立生物质气化应用时，其原料的搜集与运输将会给规模化的生产带来严重的影响。其次，在环境的污染方面，虽然生物质气化发电是一种相对环保性的技术，但是仍然不可避免的出现了焦油等问题，尤其在发电系统上同时采用的净化系统，其很容易带来二次污染。最后在客观上，国家的政策与扶住也会起到重要的影响，而资金的投入在工程建设的初期将会很大，而其产生的经济效益比较缓慢，因此这些也将制约着生物质气化发电技术的顺利进行。
生物质气化技术范文第4篇
关键词 能源危机 制氢技术 发展趋势
一、生物质制备氢技术发展现状生物质主要通过发酵过程和热化学过程转化为可利用的能源。较之于发酵过程时间过长，产品后处理复杂、副产物对发酵影响较大并且生产成本较高等因素，热化学过程在现阶段更具优势。目前，热化学途径中，气化和热解可行性更高。催化热解技术操作条件温和，条件的控制适当，可得到的富氢燃气中H2含量达55%以上。生物质催化气化设备中流化床工艺得到的生物质燃气热值高，可达12000kJ/m3左右。燃气产率和气化效率分别达到了95%、63%左右，但提高生物质气化效率的关键是要解决焦油裂解问题。
（一）热解制氢技术。
生物质热解是指生物质在完全没有氧气或有少量氧气存在下热降解，最终生成生物油、木炭和可燃性气体的过程。生物质热解流程如（图1）
影响生物质热解过程和产物组成的主要因素有催化剂、热解温度，含水量，生物质类别等。Demirbas等研究了热解温度对山毛榉热解反应的影响。生物油的产出率随着热解温度的升高而增加。当山毛榉的热解温度从347℃升高到547℃时，生物油的产率从69.6%增加到78.3%。
Demirbas考察了碱土金属对榛子壳和茶叶废料热解产物中醋酸和甲醇产率的影响。加入催化剂后，402℃时榛子壳热解产物中醋酸和甲醇的产率，分别由12.80%和7.26%增加到16.30%和10.30%；552℃时榛子壳热解产物中醋酸和甲醇的产率，分别由16.70%和9.72%增加到22.10%和12.61%；552℃时茶叶废料热裂解产物中醋酸和甲醇的产率，分别由7.13%和8.82%增加到9.20%和10.50%。有研究证明K2CO3对橄榄壳的催化作用比Na2CO3更大。
Demirbas研究了水含量对榛子壳热解油产率的影响，榛子壳中的水分不仅影响它的热解行为而且对热解油的物理性质和质量也有影响。
张军等对玉米秆、稻壳等7种生物质进行了热解试验，表明生物质的原始结构对产物组分存在影响。不同生物质在热解过程中所需热量不同。
何芳等将1kg干小麦秸秆、棉秆、花生壳和白松从室温升到主要热解反应完成的温度400℃，所需提供的热量分别为523、459、385和646kJ，说明不同生物质的热解过程有较大差异。以上实验结果表明热裂解产物分布与原料种类关系非常密切。
（二）气化制氢研究现状。
生物质催化气化制氢是指将预处理过的生物质在气化介质(如：空气、纯氧、水蒸气或这三者的混合物)中加热至700℃以上，分解转化为富含氢气的合成气，并将合成气催化变换得到含有更多氢气的新的合成气，最后分离出氢气的过程。常用的反应器主要有上吸式气化炉、下吸式气化炉及循环流化床等。其中，循环流化床气化炉是应用较广泛的一种反应器（如下图）。
生物质被加入高温
流化床后，发生快速热分解，生成气体、焦炭和焦油，焦炭随上升气流与CO2和水蒸气进行还原反应，焦油则在高温环境下继续裂解，未反应完的炭粒在出口处被分离出来，经循环管送入流化床底部，与从底部进入的空气发生燃烧反应，放出热量，为整个气化过程供热。传热条件好、加热速率高、可操作性强、高流化速度以及炭的不断循环等是循环流化床气化炉的优点，相对于其它气化炉来说，其产品气的质量较高，H2的含量也较高，是一种较好的气化制氢反应器。
催化气化制氢研究中的主要焦点是催化剂和合成气中的焦油。加强对催化机理及催化工艺的研究，才能进一步提高产氢量。目前，需加强对焦油的裂解原理和方法的研究。
二、生物质制氢技术发展趋势
现阶段所采用的主要工艺存在以下问题：1.富氢气体中氢气浓度较低，一般不超过55%；2.制氢技术对生物质原料的适应性差；3.稳定性差，富氢气体、合成气品质不易控制；4.燃气、合成气中焦油含量偏高，后续净化需大量的水，产生严重的水污染。
为解决上述问题，王瑞等提出两种解决途径：1.快速热解分散的高纤维素生物质获得易运输的生物油，然后集中处理。通过催化蒸汽重整技术制取氢气，这样燃气、合成气不需水洗净化；2.对于半纤维素含量高的生物质，采用催化气化技术，通过控制反应条件，定向制备预期产品。此外，还得加强能源作物的开发研究。
参考文献
生物质气化技术范文第5篇
关键字：生物质能应用生物质发电
中图分类号：P754.1文献标识码： A
一、发展生物质能意义
目前，世界上使用的能源主要为矿物能源，主要包括煤炭、石油、天燃气。矿物能源的不断开发将最终将导致能源的短缺，也造成了全球环境污染严重等问题。人类在经济持续发展过程中正面临着人口、资源和环境的巨大压力，如何使能源、社会、经济、环境协调和可持续发展是当前需要解决的核心问题。
生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的40%来自生物质能，生物质作为新能源早已引起世界各国政府和科学家的关注。国外生物质能研究开发工作主要集中于液化、气化、固化、热分解和直接燃烧等方面。如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。其它诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、芬兰等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有各自的技术优势。随着社会经济的发展，生活水平的提高，环保意识的加强，对生物质能的高效合理的开发利用，必然愈来愈受重视。科学利用生物质能，加强其应用技术的研究，具有十分重要的意义。
我国现有森林、草原和耕地面积41.4亿公顷，理论上生物质资源可达65亿吨/年以上。以平均热值为15,000kJ/kg计算，折合理论资源最为32.5亿吨标准煤，相当于我国目前年总能耗的3倍以上。我国生物质能研究开发工作起步较晚。随着近年经济的飞速发展，政府开始重视生物质能利用研究工作，现今已建立起一支专业研究开发队伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我国的生物质能产业，我国现阶段生物质能源主要用于秸秆发电。
二、秸秆发电工艺
农作物秸秆发电在发达国家己受到广泛重视，在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典、美国、加拿大等国。目前我国秸秆发电主要工艺分三类：秸秆锅炉直接燃烧发电、秸秆～煤混合燃烧发电和生物质气化发电。
1、生物质锅炉直接燃烧发电
目前国内外广泛应用的生物质直燃技术为振动炉排直接燃烧锅炉，该技术在国外已经有成熟经验，并已大量投产。目前国内一些锅炉厂家也拥有这项技术，向在国内辽宁、吉林、黑龙江、山东等省陆续建成投产。
振动炉排秸秆直燃炉的工艺流程：粗处理后的燃料经给料机送入炉堂，燃料自然落入炉排前部，在此处由于高温烟气和一次风的作用逐步预热、干燥、着火、燃烧。燃料边燃烧边向炉排后部运动，直至燃尽，最后灰渣落入炉后的除渣口。
直燃炉易存在的问题：由于秸秆灰中碱金属和氯的含量相对较高，因此，烟气在高温时(450℃以上)对过热器具有较高的腐蚀性。此外，飞灰的熔点较低，易产生结渣的问题。如果灰分变成固体和半流体，运行中就很难清除，就会阻碍管道中从烟气至蒸汽的热量传输。严重时甚至会完全堵塞烟气通道，将烟气堵在锅炉中。针对这些问题各锅炉厂家在锅炉设计上，在锅炉结构、锅炉材料等方面采取了相应措施来解决这些问题，效果仍需实际运行中不断检测改进。
2、生物质～煤混合燃烧发电
循环流化床是一种新型的环保锅炉，它主要采取了炉内物料循环、低温燃烧、可进行炉内脱硫的新技术。由于它采取了炉内物料循环，对燃料的适应性强，它可以燃用低位发热值2000～7000kcal/kg的矸石、原煤、煤泥和洗中煤等；还可以燃用热值比较低的糖渣、木霄、各种生物质秸秆及各种垃圾等。
该炉虽然有燃用各种燃料的特性，但是在燃烧的过程中却有不同的效果，或多或少对锅炉都有一定的影响。掺烧糖渣、木屑、各种生物质秸秆及各种垃圾，需要重新计算风量等，并有稳定的燃料来源，相对固定的掺烧比例。循环硫化床锅炉对燃料的适应性非常强，无论燃烧哪种燃料首先要核算经济性，而后计算掺烧量、最后再进行人员培训、注意事项、运行调整等。
根据国家关于可再生能源的相关法律规程规定，生物质发电项目主要为农林生物质直接燃烧和气化发电、生活垃圾焚烧发电和垃圾填埋气发电及沼气发电项目。 现阶段，采用流化床焚烧炉处理生活垃圾的发电项目，因采用原料热值较低，其消耗热量中常规燃料的消耗量按照热值换算可不超过总消耗量的20%。其他新建的生物质发电项目原则上不得掺烧常规燃料，否则不得按照生物质发电项目进行申报和管理。国家鼓励对常规火电项目进行掺烧生物质的技术改造，当生物质掺烧量按照热值换算低于80%时，应按照常规火电项目进行管理。
3、生物质气化发电
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。
目前国际上采用的生物质气化发电技术有生物质整体气化联合循环（B/IGCC）和CAPS-II/250MT型热分解系统。
传统的B/IGCC技术包括生物质气化，气体净化，燃气轮机发电及蒸汽轮机发电。由于生物质燃气热值低，炉子出口气体温度较高（800℃以上），要使IGCC具有较高的效率，必须具备两个条件，一是燃气进入燃气轮机之前不能降温，二是燃气必须是高压的。这就要求系统必须采用生物质高压气化和燃气高温净化两种技术才能使IGCC的总体效率达到较高水平（>40%），否则，如果采用一般的常压气化和燃气降温净化，由于气化效率和带压缩的燃气轮机效率都较低，气体的整体效率一般都低于35%。
从纯技术的角度看，生物质IGCC技术可以大大地提高生物质气化发电的总效率。目前国际上有很多先进国家开展这方面研究，但由于焦油处理技术与燃气轮机改造技术难度很高，仍存在很多问题，如系统未成熟，造价也很高，限制了其应用推广。以意大利12MW 的IGCC示范项目为例，发电效率约为31.7%，但建设成本高达25000元/kW，发电成本约1.2元/kW.h，实用性仍很差。
CAPS-II控气型秸秆燃料热分解系统，由热分解系统+余热（燃气）锅炉+蒸汽轮机+尾气处理设备组成。
CAPS-II热分解系统的热分解气化反应室在缺氧和微负压状态下工作。热分解过程中所释放的热量可通过调整热分解气化反应室供风量对其进行控制，使其少于完全燃烧所释放的热量。在这种亚化学当量的条件下，农作物秸秆燃料燥、加热和高温分解，释放出水气和可挥发性组分。秸秆燃料中不可分解的可燃部分在热分解气化反应室末端中燃烧，同时为热分解气化反应室提供热量直至成为灰烬。在热分解气化反应室中所释放出的可燃气体通过一个紊流混合区后进入燃气锅炉燃烧室，点火器位于紊流混合区内，附加的助燃空气使氧化反应过程得以完全、彻底地实现。
余热锅炉与CAPS-II热分解气化反应室连接形成一个整体，对热分解气化反应室产生的可燃气体的完全氧化燃烧，并通过热交换将烟气中的热量转化成过热蒸汽。过热蒸汽推动汽轮发电机组发电。
当控制工况允许在热分解气化反应室中出现过载状态时，污染控制作用被降低并造成两个不良后果。首先，气体流速将增大到一定范围，使长链的化合物无法完全氧化分解并送入燃气锅炉。大量的烟尘流入燃气锅炉将超过其燃烧容积，使未反应的烟尘由烟囱排入大气。其次由于农作物秸秆在热分解气化反应室的停留时间可能会被缩短，使排放的灰渣含碳量增加，无法达到环保要求。所以当用户有过载燃烧的要求时或用户经常需要过载燃烧，将会加重尾气处理系统的负荷，同时也不能保证排放灰渣中的含碳量。
三、结束语
生物质能源在未来将成为可持续能源重要部分。我国幅员辽阔，但化石能源资源有限，生物质资源丰富，发展生物质能源具有重要的战略意义和现实意义。合理开发生物质能源将涉及农村发展、能源开发、环境保护、资源保护、国家安全和生态平衡等诸多利益。随着我国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高，既有经济、社会效益，又能保护环境的生物质发电技术的利用前景将会越来越广阔。
参考文献：
[1]《可再生能源中长期发展规划》中华人民共和国发展和改革委员会，2007年9月.
