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产品介绍

生物质气化技术

2020-07-19文章来源:原创文章

1、技术介绍

生物质气化是指生物质在气化介质的参与下,通过一系列的热化学反应过程,转化为合成气体的过程。生物质气化所产生的合成气体主要有效成分为CO、H2、CH4以及部分烷烃类气体,统称为生物质燃气。气化和燃烧都是可燃物与氧发生反应,但是燃烧过程中提供充足的氧气,燃烧后的产物是CO2和水等不可再燃烧的烟气,并放出大量的热量,即燃烧主要是将原料的化学能转化为热能的过程;而生物质气化是在一定的热力学条件下,只提供有限氧的情况下使生物质发生不完全燃烧,生成CO、H2、CH4等小分子气体,即气化是将化学能的载体由固态转化为气态,气化反应过程中放出的热量则小很多,气化产气再燃烧则可进一步释放出其具有的化学能。

生物质气化技术是生物质资源化处理的重要方法之一。气化气、焦油是生物质气化的主要产物,追求高热值的气化产气以及较低的焦油排放是生物质气化的目的之一。生物质气化后所得到的气体有很多用途。可用来燃烧、发电、合成化学产品等。根据气化后燃气的利用方向可以分为气化供气技术、气化发电技术和沼气技术。

气化发电技术是把生物质通过热化学转化为气体燃料后直接送入锅炉、内燃发电机、燃气机等的燃烧室中发电。生物质气化发电分为二种技术方案:生物质气化内燃机发电(或燃气轮机)、生物质气化耦合燃煤机组发电(以发电为主和以炭、电联产为主两种耦合方式)。

2、生物质燃气燃机联合循环发电方案

生物质气化发电包括小型气化发电和中型气化发电和大型气化发电3种模式。小型气化发电采用简单的气化——内燃机发电工艺,发电效率一般在14%~20%;中型气化发电除了采用气化——内燃机(或燃气轮机)发电工艺外,同时增加余热回收和发电系统,气化发电系统的总效率可达到25%~35%。另外,大规模的气化—燃气轮机联合循环发电系统(IGCC)作为先进的生物质气化发电技术,能耗比常规系统低,总体效率高于40%。

3、燃煤耦合生物质气化发电方案

燃煤耦合生物质气化技术是指将生物质燃气送入大型燃煤锅炉中燃烧,利用已有汽轮发电机组发电,工艺流程简图如下

生物质气化混合燃烧发电技术与生物质气化直接发电技术工艺大体相同,区别在于生物质气化混合发电技术不需增加燃气轮机,而是将气化炉产生的燃气送入现有锅炉燃烧器,即在燃煤电厂的基础上增加一套生物质气化设备,将生物质燃气直接送入锅炉中燃烧。这种混合燃烧方式通用性较好,对原燃煤系统影响较小。

4、生物质气化耦合燃煤机组发电联产炭方案

生物质气化耦合燃煤机组发电,边界效益不明显。生物质气化耦合燃煤机组实现炭、电联产是指通过控制工艺参数及条件,使生物质气化过程副产优质生物炭的同时,并将生物质可燃气与燃煤机组进行耦合发电,以提高项目的经济性。工艺流程简图如下(已稻壳原料为例)

针对传统生物质气化技术的种种问题,提出基于“生物质—生物质燃气—电—生物炭”的循环经济产业链的创新发展理念,实现了“生物质气化耦合燃煤机组发电联产炭技术”的先进性、经济性、环保性并使生物质的利用完全符合绿色、循环的可持续发展目标,主要特点如下:

优化了传统的生物质气化耦合方式,由单一电力产品转变为电力和生物质炭多产品方式,经济效益和环境效应好。

具备了传统生物质气化燃煤耦合发电一切优势,同时还省却了可燃气冷却装置和除尘设备,简化了工艺流程,提高了系统的稳定性和可靠性。

采用热燃气直接与燃煤锅炉混烧的方式,避免了燃气中焦油污染问题,也最大程度的利用了燃气的显热和潜热。

结合现役燃煤机组运行情况、生物质燃煤耦合电价补贴情况以及市场对生物质炭的需求,可以灵活控制或调节炭电比,实现电厂效益的最大化。