生物质能汽车的动力系统技术-能源研究与信息.PDFVIP

能源研究与信息 第28 卷 第1 期 Energy Research and Information Vol. 28 No. 1 2012 文章编号: 1008-8857 (20 12)01-0007-05 生物质能汽车的动力系统技术 付 敏, 孙 勇, 王述洋 (东北林业大学 机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040) 摘 要: 能源和环境问题成为本世纪世界各国共同面临的两个重大问题。寻找新的“ 清洁代 用燃料” 是人类的必然选择。生物质能源是一种可作为车辆发动机燃料的新型清洁低廉的可 再生能源，因此研究和开发生物质能汽车动力系统技术有利于改变我国能源消费结构、维护 国家能源安全和环境保护。介绍了生物质燃料汽车动力系统技术，主要包括固体燃料裂解气 化技术、气体燃料净化技术以及使用燃气式发动机技术等。为研究和开发使用生物质燃料汽 车提供了一定的指导和参考信息，为其今后的深入研究提供了一定的参考。 关键词: 生物质能源; 汽车; 动力系统技术 中图分类号: TK64 文献标识码: A 新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车，包括燃料电池汽车、混合 动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等，其废气排放量比较低。生物质燃料汽车是一种新 能源汽车，顾名思义，原料是生物质，但汽车发动机属于内燃机，不可能直接燃用生物质，而 是利用由固体生物质燃料裂解气化生成的生物质裂解燃气，因此必须有一套生物质能汽车的动 力系统技术实现该汽车的动力功能。 生物质能汽车的动力系统技术主要包括生物质裂解气化技术、气体燃料净化技术以及使 用燃气式发动机的各种技术等。 1 生物质裂解气化技术 生物质裂解气化技术是一种将各种农林废弃物转化为生物质裂解气(下称生物质气)的一 种技术。生物质裂解气的主要成分为：CO 占12%~16%；H2 占10%~20%；CH4 占2%~5% ； O2 占0.6%~1.5%；CO2 占16%~24%；N2 占45%~60% 。生物质气的成分受气化装置的结构及 温度、负荷及原料特性等多种因素影响，而该气体的性质是由其成分决定的。生物质裂解气化 技术可以将低品位的固态生物质原料在较高温度(600 ℃)和缺氧状态下转化为相对高品位的 可燃生物质气的过程。这种高效高品位的洁净气体，可作为发动机代用燃料，不仅可减少废弃 生物质对环境的污染及其焚烧产生的二次污染，也对改善能源结构具有重大意义。气化技术是 收稿日期：20 11-12-25 作者简介：付 敏(1969-)，女(汉)，副教授，fumin1996@163.com 基金项目：黑龙江省自然科学基金项目(E200937) 8 能源研究与信息 2012 年 第28 卷 生物质热化学转化技术中最具实用性的一种。相对高品位的可燃气体，可用于驱动内燃机、热 气机发电，锅炉和民用炉灶炊事采暖等场合。此技术的主要优点是提高了生物质能源利用率， 解决了生物质因分散、体积密度小而燃用困难的问题。 把秸秆、薪柴等农林废弃物等生物质燃料经过气化转变成生物质裂解燃气，需要用生物 质气化炉来完成。气化炉的种类不同产生生物质裂解燃气的品质也随之不同。生物质气化炉按 设备运行方式可以分为固定床气化炉和流化床气化炉两种类型。从先期开发、技术、实际汽车 尺寸和投资使用成本的角度考虑，选择固定床下吸式气化炉作为生物质燃料汽车裂解燃气的气 体发生装置。固定床下吸式气化炉的突出优点是其产出气的焦油含量相对较少，经适当净化处 理后，较易满足生物质裂解燃气发动机的使用要求，所以可选用此装置作为固体生物质燃料汽 3 车的燃气发生装置。若一次加料产气量为 13.6 m ，设计的炉体外径为140 mm ，安装高度为 500 mm ，如图1 所示。 70 1