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        生物質氣化技術

        2020-07-19文章來源:原創文章

        1、技術介紹

        ? ? ? ? ?生物質氣化是指生物質在氣化介質的參與下,通過一系列的熱化學反應過程,轉化為合成氣體的過程。生物質氣化所產生的合成氣體主要有效成分為CO、H2、CH4以及部分烷烴類氣體,統稱為生物質燃氣。氣化和燃燒都是可燃物與氧發生反應,但是燃燒過程中提供充足的氧氣,燃燒后的產物是CO2和水等不可再燃燒的煙氣,并放出大量的熱量,即燃燒主要是將原料的化學能轉化為熱能的過程;而生物質氣化是在一定的熱力學條件下,只提供有限氧的情況下使生物質發生不完全燃燒,生成CO、H2、CH4等小分子氣體,即氣化是將化學能的載體由固態轉化為氣態,氣化反應過程中放出的熱量則小很多,氣化產氣再燃燒則可進一步釋放出其具有的化學能。

        ? ? ? ? ?生物質氣化技術是生物質資源化處理的重要方法之一。氣化氣、焦油是生物質氣化的主要產物,追求高熱值的氣化產氣以及較低的焦油排放是生物質氣化的目的之一。生物質氣化后所得到的氣體有很多用途??捎脕砣紵?、發電、合成化學產品等。根據氣化后燃氣的利用方向可以分為氣化供氣技術、氣化發電技術和沼氣技術。

        ? ? ? ? ?氣化發電技術是把生物質通過熱化學轉化為氣體燃料后直接送入鍋爐、內燃發電機、燃氣機等的燃燒室中發電。生物質氣化發電分為二種技術方案:生物質氣化內燃機發電(或燃氣輪機)、生物質氣化耦合燃煤機組發電(以發電為主和以炭、電聯產為主兩種耦合方式)。

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        2、生物質燃氣燃機聯合循環發電方案

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        ? ? ? ? 生物質氣化發電包括小型氣化發電和中型氣化發電和大型氣化發電3種模式。小型氣化發電采用簡單的氣化——內燃機發電工藝,發電效率一般在14%~20%;中型氣化發電除了采用氣化——內燃機(或燃氣輪機)發電工藝外,同時增加余熱回收和發電系統,氣化發電系統的總效率可達到25%~35%。另外,大規模的氣化—燃氣輪機聯合循環發電系統(IGCC)作為先進的生物質氣化發電技術,能耗比常規系統低,總體效率高于40%。

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        3、燃煤耦合生物質氣化發電方案

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        ? ? ? ?? 燃煤耦合生物質氣化技術是指將生物質燃氣送入大型燃煤鍋爐中燃燒,利用已有汽輪發電機組發電,工藝流程簡圖如下

        ? ? ? ?? 生物質氣化混合燃燒發電技術與生物質氣化直接發電技術工藝大體相同,區別在于生物質氣化混合發電技術不需增加燃氣輪機,而是將氣化爐產生的燃氣送入現有鍋爐燃燒器,即在燃煤電廠的基礎上增加一套生物質氣化設備,將生物質燃氣直接送入鍋爐中燃燒。這種混合燃燒方式通用性較好,對原燃煤系統影響較小。

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        4、生物質氣化耦合燃煤機組發電聯產炭方案

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        ? ? ? ?? 生物質氣化耦合燃煤機組發電,邊界效益不明顯。生物質氣化耦合燃煤機組實現炭、電聯產是指通過控制工藝參數及條件,使生物質氣化過程副產優質生物炭的同時,并將生物質可燃氣與燃煤機組進行耦合發電,以提高項目的經濟性。工藝流程簡圖如下(已稻殼原料為例)

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        ? ? ? ?針對傳統生物質氣化技術的種種問題,提出基于“生物質—生物質燃氣—電—生物炭”的循環經濟產業鏈的創新發展理念,實現了“生物質氣化耦合燃煤機組發電聯產炭技術”的先進性、經濟性、環保性并使生物質的利用完全符合綠色、循環的可持續發展目標,主要特點如下:

        ? ? ? ? ? ? ? ?優化了傳統的生物質氣化耦合方式,由單一電力產品轉變為電力和生物質炭多產品方式,經濟效益和環境效應好。

        ? ? ? ? ??? ? ?具備了傳統生物質氣化燃煤耦合發電一切優勢,同時還省卻了可燃氣冷卻裝置和除塵設備,簡化了工藝流程,提高了系統的穩定性和可靠性。

        ? ? ? ? ? ?? ? 采用熱燃氣直接與燃煤鍋爐混燒的方式,避免了燃氣中焦油污染問題,也最大程度的利用了燃氣的顯熱和潛熱。

        ? ? ? ? ? ? ? ?結合現役燃煤機組運行情況、生物質燃煤耦合電價補貼情況以及市場對生物質炭的需求,可以靈活控制或調節炭電比,實現電廠效益的最大化。

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