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生物質(zhì)能源是一種理想的可再生能源,由于其在燃燒過程中對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零,可有效地減少溫室效應(yīng),因而越來越受到世界各國的關(guān)注。對生物質(zhì)能的概念及其轉(zhuǎn)化方式進行了簡單介紹,著重介紹了生物質(zhì)氣化技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,提出了我國在生物質(zhì)氣化領(lǐng)域的重點研究方向。生物質(zhì)能源是一種理想的可再生能源。具有以下特點:(1)可再生性;(2)低污染性(生物質(zhì)硫含量、氮含量低,燃燒過程中產(chǎn)生的SO2、NO2較低,生物質(zhì)作為燃料時,二氧化碳凈排放量近似于零,可有效地減少溫室效應(yīng));(3)廣泛的分布性。缺乏煤炭的地域可充分利用生物質(zhì)能。所以,利用生物質(zhì)作為替代能源,對改善大氣酸雨環(huán)境。固定床氣化爐分為逆流式(Counter~current)、并流式(Concurrent)。減少大氣中二氧化碳含量從而減少“溫室效應(yīng)”都有極大的好處。生物質(zhì)能的低硫和CO2的零排放使生物質(zhì)成為能源生產(chǎn)的研究熱點。
在上氣式固定床氣化爐中,生物質(zhì)原料從氣化爐的上部的加料裝置送入爐內(nèi),整個料層由爐膛下部的爐柵支撐。氣化劑從爐底下部的送風(fēng)口進入爐內(nèi),由爐柵縫隙均勻分布并滲入料層底部區(qū)域的灰渣層,氣化劑和灰渣進行熱交換,氣化劑被預(yù)熱,灰渣被冷卻。氣化劑隨后上升至燃燒層,在燃燒層氣化劑和原料中的碳發(fā)生氧化反應(yīng),放出大量的熱量??墒?fàn)t內(nèi)溫度達到1000℃,這一部分熱量可維持氣化爐內(nèi)的氣化反應(yīng)所需熱量。從20世紀(jì)80年代起,生物質(zhì)氣化過程中加入催化劑而得到無焦油燃?xì)庠趪庖岩饛V泛關(guān)注.并已投入商業(yè)運行。氣流接著上升到還原層,在燃燒層生成的CO2還原成CO;氣化劑中的水蒸氣分解,生成H2和CO2這些氣體與氣化劑中未反應(yīng)部分一起繼續(xù)上升,加熱上部的原料層,使原料層發(fā)生熱解,脫除揮發(fā)分,生成的焦炭落人還原層。生成的氣體繼續(xù)上升,將剛?cè)霠t的原料預(yù)熱、干燥后,進入氣化爐上部,經(jīng)氣化爐氣體出口引出。
據(jù)測定,焦油占可燃?xì)饽芰康?%~l5%在低溫下難以與可燃?xì)庖坏辣蝗紵?,故大部分焦油的能量被白白浪費。由于焦油在低溫下凝結(jié)成液體,容易和水、焦炭顆粒粘合在一起,堵塞輸氣管道、閥門等下游設(shè)施.加之其難以完全燃燒,產(chǎn)生的炭黑對內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C等燃?xì)庠O(shè)備損害相當(dāng)嚴(yán)重,因此在發(fā)展用生物質(zhì)氣化來進行電力和熱能生產(chǎn)過程中,熱燃?xì)獾膬艋顷P(guān)鍵的步驟之一。在生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)中,焦油含量在0.02~0.5g/Nm3范圍內(nèi)是可以接受的。由于國力所限,我國的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美國家,認(rèn)為在現(xiàn)有條件下研究開發(fā)與國外相同技術(shù)路線的BIGCC系統(tǒng),存在很大困難。但目前的氣化技術(shù)將原始?xì)庵械慕褂秃靠刂圃?.5~2g/Nm3以下非常困難。