第8讲 生物质能利用.pptVIP

* * * * * * * 20 世纪70 年代, Gah ly 等[7 ]首次提出了将气化技术用于生物质这种含能密度低的燃料。生物质原料通常含有70%～ 90% 挥发分, 这就意味着生物质受热后, 在相对较低的温度下就有相当量的固态燃料转化为挥发分物质析出。由于生物质这种独特的性质, 气化技术非常适用于生物质原料的转化。 * 20 世纪70 年代, Gah ly 等[7 ]首次提出了将气化技术用于生物质这种含能密度低的燃料。生物质原料通常含有70%～ 90% 挥发分, 这就意味着生物质受热后, 在相对较低的温度下就有相当量的固态燃料转化为挥发分物质析出。由于生物质这种独特的性质, 气化技术非常适用于生物质原料的转化。 * * * * * 在气化过程中使用不同的气化剂, 可以得到三种不同质量的气化产品气 6.2 生物质的气化 低热值(Low CV)：4～6MJ/Nm3 使用空气 中热值(Medium CV)12～18MJ/Nm3 使用氧气或水蒸汽 高热值(High CV) 40MJ/Nm3 使用氢气 气化效率较高； 燃气热值较高； 炉排受进风的冷却，工作比较可靠； 燃气中焦油含量高，用于粗燃气不需冷却和净化就可以直接使用的场合。 气化过程在微正压下工作，进料口靠近燃气出口，密封困难，通常采用间歇进料，适用于木材等堆积密度大的生物质原料。 上吸式气化炉的特点： 6.2 生物质的气化 燃气中焦油含量比上吸式低得多，适用于需要使用洁净燃气的场合； 加料端与空气接触，加料端不需要严格密封，可采用连续进料； 主要问题是保证燃烧的条件和燃烧层、气化层的稳定，对于秸秆及草类等物理性质较差的低品质原料设计难度大。 下吸式气化炉的特点： 6.2 生物质的气化 生物质燃气净化 生物质燃气的主要用途 水洗：除尘、除焦、冷却三种功能 过滤：除尘、除焦 静电除焦：效率可达90% 催化裂化：将焦油裂解成小分子气体。 1）提供热量 直接燃烧，燃料适应性广。 2）气化发电 3）化工原料 制造甲醇 二甲醚 合成氨等。 6.2 生物质的气化 用作锅炉的燃料燃烧生产蒸汽带动蒸汽轮机发电。这种方式对气体要求不很严格，直接在锅炉内燃烧气化气，效率低。 在燃气轮机内燃烧带动发电机发电。这种利用方式要求气化压力在10－30个大气压，有灰尘、杂质等污染的问题。 在内燃机内燃烧带动发电机发电。这种方式应用广泛，而且效率较高。但该种方式对气体要求严格，气化气必须净化及冷却。 生物质气化发电的三种方式 我国当前情况下，如果生物质收集范围大于50 km，气化发电价格就会大于电网价格（约0·55元/度），而失掉经济性方面的优势；小于50 km，燃料不足。 生物质气化发电技术的障碍 燃气除焦 电机要求焦油含量：0.02-0.05g/m3；H215% 而汽化后焦油含量：2-50g/m3 生物质热解的概念 —— 生物质在无氧或缺氧条件下使组成生物质的分子链受热而发生分解、断裂和重组的过程，其产物有生物炭（木炭）、生物油（生物原油）和气体。 热解产物的热值： 热解气体：10～15MJ/m3 生物油：23～30MJ/kg 生物炭：20～30MJ/kg 影响热解产物的质量和转化率的因素： 生物质成分和尺寸； 热解温度； 加热速率； 生物质在热解反应器中的停留时间。 6.3 生物质的热解 一般来说，低温（低于500℃）慢速热解的产物以生物炭为主；中温（500～650 ℃ ）快速热解的产物以生物油为主；高温（ 700～1100 ℃ ）闪速热解产物以热解气体为主。 生物质热解工艺 根据热解条件和产物的不同，生物质热解工艺可分为： 6.3 生物质的热解 烧炭。将新炭材放置在炭窑或烧炭炉中，通入少量空气进行热分解制取木炭的方法。 干馏。将木材原料放在干馏釜中隔绝空气进行加热，制取醋酸、甲醇、木焦油、木馏油和木炭的方法。 快速热解。使生物质原料在缺氧的情况下快速加热，然后将可凝结热解产物迅速冷却为液态生物原油的热解方法。 生物质的热解过程 干燥阶段 在150℃左右，蒸出物料中的水分。 预热解阶段 在150－300℃左右，物料化学组成开始发生变化，不稳定成分（如半纤维素）分解成CO2、CO和少量醋酸等物质。 固体分解阶段 在300－600℃左右，生成醋酸、木焦油和甲醇等液体和CO2、CO、CH4、H2等气体物质。此阶段放热。 燃烧阶段 C-H、C-O键进一步裂解，排出残留在木炭中的挥发分。 6.3 生物质的热解 6.3 生物质的热解 6.3 生物质的热解 生物原油的特性 生物原油的化学稳定性差； 含水量和含氧量都高，燃烧特性不好； 较低的碳氢比限制