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1、分类号郑州电力力高等专专科学校校毕业设计计（论文文）题 目生物质质能发电电技术及前景分分析并列英文文题目TThe Techhnollogyy anndPrrosppectt AnnalyysissofBiiomaass Powwer Genneraatioon系部部动力工工程系 专专业电电厂热能能动力装装置姓名名班级指导教师师职称论文报告告提交日日期20012.05.30 郑州电力力高等专专科学校校2012届毕业生论文生物质能发电技术及前景分析摘要本设计的的主要目目的在于于研究生生物质能能发电的的技术分分类，以以及各种种生物发发电技术术之间的的特点比比较。介介绍了生生物质气气化发电电技术的的系
2、统组组成和设设备组成成，并且且着重介介绍了气气化发电电的几种种气化炉炉。在文文章的最最后又对对生物质质发电的的优点和和缺点进进行了分分析，并并且结合合搜索的的信息提提出了自自己对我我国生物物质发电电技术发发展前景景的看法法，认为为生物质质发电在在今后必必将成为为我国的的一项朝朝阳产业业。关键词：生物质质能发电电；生物物质气化化发电技技术；气气化炉；前景分分析AbsttracctThe maiin ppurpposee off thhis dessignn iss too sttudyy thhe ccharractteriistiics bettweeen tthe claassiificca
3、tiion of bioomasss ppoweer ggeneerattionn teechnnoloogy, ass weell as a vvariietyy off biiomaass powwer genneraatioon ttechhnollogyy. AAnd bioomasss ggasiificcatiion powwer genneraatioon ttechhnollogyy syysteem ccompponeentss annd eequiipmeent commponnentts, andd hiighllighhts sevveraal oof tthe gas
4、sifiicattionn annd ppoweer ggeneerattionn gaasiffy. Endd off thhe aartiiclee onn thhe aadvaantaagess annd ddisaadvaantaagess off biiomaass powwer genneraatioon, anaalyssis, annd ccombbinee thhe ssearrch forr innforrmattionn puut fforwwardd thheirr owwn vviewws oon tthe proospeectss foor tthe devvelo
5、opmeent of bioomasss ppoweer ggeneerattionn teechnnoloogy in thee deevellopmmentt off biiomaass powwer genneraatioon iin tthe futturee wiill beccomee a sunnrisse iinduustrry.KeywworddBiommasss Poowerr Geenerratiion，The technology of biomass power generation，Gasify，Prospect Analysis目录前言1第一章生生物质能能发电的的
6、技术分分类2第一节 生物物质直接接燃烧发发电技术术2第二节 生物物质气化化发电技技术3第三节 生物物质混合合燃烧发发电技术术5第四节 沼气气发电技技术7第五节 生物物质发电电技术的的特点比比较8第二章生生物质气气化发电电技术的的系统构构成100第一节 生物物质气化化发电机机组的主主要系统统和设备备10第二节 气化化系统110第三节 净化化系统112第四节 燃气气发电系系统133第三章：生物质质气化技技术常见见的系统统与设备备14第一节 生物物质气化化技术系系统设备备15第二节 固定定床气化化炉155第三节 流化化床气化化炉177第四章：生物质质能发电电优缺点点分析及及前景预预测211结束语22
7、4附录266参考文献献352012届毕业生论文生物质能发电技术及前景分析前言生物质能能是唯一一一种既既可再生生又可储储存运输输的能源源。中国国生物质质能在能能源消费费中约占占20但大部部分仍处处于低效效应用和和直接焚焚烧的状状况。生生物质发发电主要要是利用用农业、林林业和工工业废弃弃物为原原料，也也可以将将城市垃垃圾为原原料，采采取直接接燃烧或或气化的的发电方方式。对对发电行行业在当当前化石石燃料如如煤炭、石石油、天天燃气等等紧缺的的状况下下，开发发并产生生各种可可再生能能源来代代替化石石燃料，是是世界解解决能源源紧缺的的一种有有效途径径。生物物质能是是绿色可可再生能能源，生生物质发发电技术术
8、也是绿绿色电力力能源技技术，国国家出于于环境保保护及开开发可再再生能源源的目的的对于污污染治理理和绿色色电力能能源技术术的研究究和整合合十分重重视。由由于我国国生物质质资源丰丰富可开开发潜力力大而且且生物质质能发电电技术的的日趋成成熟，并并且发展展生物质质绿色电电能是调调整能源源结构实实施可持持续发展展的战略略要求。另另外国内内相关政政策的出出台将打打通生物物质能发发电在内内的绿色色电力上上网的瓶瓶颈，因因此生物物质能发发电在我我国社会会经济蓬蓬勃发展展的大环环境下其其发展走走向已引引起人们们的关注注，生物物质能发发电也将将成为朝朝阳产业业。第一章生生物质能能发电的的技术分分类第一节 生物物质
9、直接接燃烧发发电技术术生物质直直接燃烧烧发电技技术是指指利用生生物质燃燃烧后的的热能转转化为蒸蒸汽进行行发电，在在原理上上，与燃燃煤火力力发电没没有什么么区别如如图1-1所示示。其原理是是将储藏藏在生物物质中的的化学能能通过在在特定蒸蒸汽锅炉炉中燃烧烧转化为为高温、高高压蒸汽汽的内能能，再通通过蒸汽汽轮机转转化为转转子的动动能，最最后通过过发电机机转化为为清洁高高效的电电能。图1-11生物质质直燃发发电系统统示意图图1.料仓 2.锅炉 3.汽轮机 4.发电机 5.汽包 6.炉排 7.过热器 8.省煤器9.烟气冷却器 10.空气预热器 11.除尘器 12.引风机 13.烟囱 14.凝汽器15.循
10、环水泵 16.凝结水泵 17.低压加热器 18.除氧器 19.给水泵 20.高 压加热器 21.送风机 22.给料机 23.灰斗简单讲整整个工艺艺流程为为：将生生物质原原料从附附近各个个收集点点运送至至电厂，经经预处理理（破碎碎、分选选）存放放到原料料储存仓仓库，仓仓库容积积要保证证存放五五天的发发电原料料；然后后由原料料输送车车将预处处理后的的生物质质送入料料仓，料料仓中的的燃料被被螺旋给给料机直直接送入入炉膛，燃燃料在振振动炉排排上边燃燃烧边移移动，燃燃尽后的的炉渣由由渣斗排排出。送送风机将将空气送送经空气气预热器器加热，之之后送入入炉膛保保证燃料料的完全全燃烧，并并形成高高温烟气气。高温
11、温烟气逐逐次通过过四级过过热器、省省煤器烟烟气冷却却器，对对烟道中中各个受受热面加加热然后后进入除除尘器成成为符合合国家排排放标准准的烟气气，最后后被引风风机送入入烟囱，排排入大气气。锅炉炉给水在在汽包、下下降管和和水冷壁壁之间形形成自然然循环，汽汽包中的的水经下下降管分分配到水水冷壁中中去，经经过水冷冷壁的加加热，成成为汽水水混合物物，回到到汽包后后由冷水水分离器器分离出出饱和蒸蒸汽。饱饱和蒸汽汽依次经经过四级级过热器器，并有有减温器器控制气气温最终终成为符符合机组组要求的的高温、高高压蒸汽汽。蒸汽被被送入汽汽轮机膨膨胀做功功，推动动汽轮机机转子转转动，汽汽轮机转转子带动动发电机机，产生生电
12、负荷荷.第二节 生物物质气化化发电技技术生物质气气化发电电技术是是把生物物质转化化为可燃燃气体再再利用可可燃气体体，燃气气发电设设备进行行发电。其其原理是是将储藏藏在生物物质中的的化学能能通过在在特定气气化炉中中燃烧转转化为可可燃气体体，再通通过燃气气机发电电系统转转化为清清洁高效效的电能能如图11-2所所示。图1-22生物质质整体气气化联合合循环工工艺流程程图生物质气气化发电电过程包包括三个个方面：一是生物质质气化，把把固体生生物质转转化为气气体燃料料；二是是气体净净化，气气化出来来的燃气气都带有有一定的的杂质，包包括灰分分、焦炭炭和焦油油等，需需经过净净化系统统把杂质质除去，以以保证燃燃气
13、发电电设备的的正常运运行；三三是燃气气发电利利用燃气气轮机或或燃气内内燃机进进行发电电有的工工艺为了了提高发发电效率率，发电电过程可可以增加加余热锅锅炉和蒸蒸汽轮机机。所谓的生生物质气气化是指指将固体体或液体体燃料转转化为气气体燃料料的热化化学过程程。在这这个过程程中，水水蒸气、游游离氧或或结合氧氧与燃料料中的碳碳进行热热化学反反应，生生成可燃燃气体。生物质气气化过程程复杂，气气化反应应条件，气气化剂的的种类也也各不相相同，但但所有气气化反应应的过程程基本都都包括生生物质的的干燥、热热解、还还原和氧氧化反应应过程。（1）生生物质干干燥。生生物质本本身含有有一定的的水分，进进入气化化装置后后在高
14、温温作用下下，生物物质内的的水分被被加热析析出。（2）热热分解反反应。热热解过程程十分复复杂，结结果是大大分子的的碳水化化合物的的键被打打碎，析析出挥发发分（主主要包括括氢气、一一氧化碳碳、二氧氧化碳、甲甲烷、焦焦油和其其它碳氢化化合物），留留下碳构构成进一一步反应应的机体体。（3）还还原反应应。还原原反应发发生在没没有氧气气的条件件下，生生物质中中的碳与与气流中中的二氧氧化碳、水水、氢气气发生反反应，生生成可燃燃性气体体，由于于是吸热热反应，需需外来热热量维持持反应温温度。其其中发生生的主要要化学反反应如下下：C+COO2 2CCO + H H=-1622.411KJH2O + CC CO
15、+ HH2 + HH=-1188.822KJ2H2OO + C CCO2 + 2H22 +HH=-775.224KJJH2O + CCO CCO2+ H2+H H=-43.58KKJ（4）氧氧化反应应。氧化化反应由由于还原原反应是是吸热，所所以汽化化器内必必须保持持热量供供给。通通常的做做法是将将气化残残留的碳碳与氧进进行燃烧烧反应来来放出热热量。氧氧化温度度可达到到800012000，反应应的化学学方程式式为：C + O2 CO22C + O2CO通常把热热分解区区和干燥燥区成为为气化器器的燃料料准备区区，把还还原区和和氧化区区统称为为气化区区。区与与区之间间没有严严格的界界限，是是相互渗渗
16、透的。生物质气气化发电电系统采采用的气气化技术术和燃气气发电技技术不同同，其系系统构成成和工艺艺过程有有很大的的差别。（1）根根据生物物质气化化形式不不同分类类。生物物质气化化过程可可分为固固定床气气化和流流化床气气化两大大类（2）根根据发电电技术不不同分类类。从燃燃气发电电过程上上看，生生物质发发电主要要有三种种方式：一是将将可燃气气作为内内燃机的的燃料，用用内燃机机带动发发电机组组发电；二是将将可燃气气体作为为燃气轮轮机的燃燃料，用用燃气轮轮机带动动发电机机组发电电；三是是用燃气气轮机和和汽轮机机实现两两级发电电即利用用燃气轮轮机排出出的高温温废气把把水加热热成蒸汽汽，再用用蒸汽推推动汽轮
17、轮机发电电机组发发电。（3）根根据生物物质气化化发电规规模分类类。从发发电规模模上生物物质气化化发电系系统可分分为大型型（发电电功率在在50000kWW以上）、中中型(发发电功率率在500030000kWW)发电电功率、小小型（发发电功率率小于2200kkW）三三种。第三节 生物物质混合合燃烧发发电技术术混合燃烧烧发电是是指将生生物质原原料应用用于燃煤煤电厂中中，使用用生物质质和煤两两种原料料进行发发电。在在原理上上，与燃燃煤火力力发电没没有什么么区别。其其原理是是将生物物质和煤煤一起在在锅炉中中燃烧转转化为高高温、高高压蒸汽汽的内能能，再通通过蒸汽汽轮机转转化为转转子的动动能，最最后通过过发
18、电机机转化电电能。生物质和和煤混合合燃烧技技术可分分为直接接混烧和和气化利利用两种种形式。直接燃烧烧是先对对生物质质进行预预处理，然然后直接接送入锅锅炉燃烧烧室的利利用方式式。采用用的方式式可以是是层燃流流化床和和煤粉炉炉等燃烧烧方式，例例如芬兰兰的AllhollmennsKrraftt机组的的装机容容量为5550MMW采用用循环流流化床燃燃烧技术术，燃料料由455%的泥泥煤、110%的的森林残残留物、335%的的树皮与与木材加加工废料料，以及及10%的重油油或是煤煤组成。现阶段世界上最大的生物发电厂工艺流程如图1-3所示：预处理烧嘴锅炉净化设备预处理、粉碎、干燥、制粒、混合汽轮机发电机组烟气
19、蒸汽生物质煤图1-33生物发发电厂工工艺流程程图当采用煤煤粉炉作作为燃烧烧设备时时，生物物质的预预处理可可以分为为以下三三种方式式。（1）生生物质与与煤预先先混合，然然后经过过煤粉机机粉碎后后，通过过分配系系统送至至燃烧器器。此方方式可以以充分利利用原有有设备，简简单易行行，低投投资，但但有可能能降解锅锅炉的出出力，限限制了生生物质种种类和使使用比例例，如树树皮会影影响磨煤煤机的正正常使用用。（2）生生物质与与煤分别别处理包包括计量量粉碎，然然后通过过自管路路输送至至燃烧器器前，此此方式需需要安装装生物质质能燃料料管道，控控制和维维护锅炉炉比较麻麻烦。（3）与与第二种种方法基基本相同同，不同同
20、的是为为生物质质准备了了专门的的燃烧器器单独使使用，此此方法投投资成本本高，但但一般不不会影响响锅炉正正常运行行。在采用气气化方式式时，首首先将生生物质在在气化炉炉中气化化，产生生燃气（主主要成分分为CHH4、COO、COO2、CMHN、N2）经简简单的处处理后，直直接输送送至锅炉炉燃烧室室与煤进进行混合合燃烧。气气化利用用方式产产生的燃燃气温度度为60009000并不需需要冷却却过程，在在炉内完完全燃烧烧时间短短，且可可将生物物质灰与与煤分离离，具有有一定的的灵活性性。第四节沼沼气发电电技术沼气燃烧烧发电是是随着沼沼气综合合利用的的不断发发展而出出现的一一项沼气气利用技技术, 它将沼沼气用于
21、于发动机机上, 并装有有综合发发电装置置, 以产产生电能能和热能能, 是有有效利用用沼气的的一种重重要方式式.沼气多产产生于污污水处理理厂、垃垃圾填埋埋场、酒酒厂、食食品加工工厂、养养殖场等等。沼气气是在厌厌氧条件件下有机机物经多多种微生生物的分分解与转转化作用用后产生生的可燃燃性气体体，属于于生物质质能的范范畴，主主要成分分是甲烷烷二氧化化碳，其其中甲烷烷含量约约为500%70%，二氧氧化碳含含量为330%40%（容积积比）还还有少量量的硫化化氢、氮氮、氧、氢氢等气体体，约占占总含量量的100%20%。甲烷烷在空气气中与火火燃烧，转转变为二二氧化碳碳和水，并并释放出出能量，其其化学方方程式为
22、为：+k沼气发酵酵又称为为厌氧消消化、厌厌氧发酵酵或甲烷烷发酵，是是指有机机物质在在一定的的水分、温温度和厌厌氧条件件下，通通过种类类繁多、数数量巨大大且功能能不同的的各类微微生物的的分解代代谢，最最终形成成甲烷和和二氧化化碳等混混合性气气体（沼沼气）的的复杂生生物化学学过程。沼沼气发酵酵一般可可分为三三个阶段段：（1）液液化阶段段。在液液化阶段段，复杂杂有机物物（纤维维素、蛋蛋白质、脂脂肪等）在在兼容性性微生物物及少数数厌氧微微生物的的酶催化化作用下下降解至至基本结结构单位位或简单单有机酸酸、醇等等。（2）产产酸阶段段。液化化产物被被微生物物吸收到到菌体内内，并在在胞内酶酶的催化化作用下下，
23、将他他们转化化为低分分子化合合物，如如乙酸、丙丙酸、丁丁酸、及及乳酸等等，还有有乙醇、甲甲醇以及及氢等。乙乙醇数量量最大约约占800%。（3）产产甲烷阶阶段。经经过前两两阶段的的分解作作用后，有有机溶液液中产甲甲烷的基基质已经经很丰富富以及产产氨细菌菌的活动动，使氨态氮氮浓度不不断增高高，使发发酵液中中的氧化化还原电电势降低低。为产产甲烷细细菌提供供了适宜的环环境条件件，促使使产甲烷烷细菌迅迅速生长长繁殖，将将乙酸、甲甲酸、甲甲醇、氢氢气及二二氧化碳碳转化为为甲烷。目目前已知知的甲烷烷反应综综合如下下：乙酸CCH3COOO- + H2O CHH4 + HCOO3- 甲甲醇 4CHH3OH 3C
24、HH4+HCCO3- + H+ + H2O HH2、COO2 4HH2+H+HCOO3- CHH4+2H2O 4CH33NH3- + 3H22O 3CCH4 + HHCO33- + 4NHH4+ + H+胺类22(CHH3)2NH+ + 33H2O 3CHH4 + HCOO3- + 2NHH4+ + H+4(CHH3)3NH3+ + 9H22O 99CH44 + 3HHCO33- + 4HNN4 + 3H+甲酸 4HCCOOHH+H2O CCH4+3HCCO3- + 33H+从能量角角度看，碳碳氢燃料料可被多多种动力力设备使使用，如如内燃机机、燃气气轮机、锅炉（蒸汽轮机）等。燃料燃烧放出的能量
25、通过动力发电机组的热交换器进行利用，相比不进行余热利用的机组，其综合效率高。图1-4所示是采用不同种类动力发电装置的效率，从图中可以看出采用内燃机式的结构最简单，而且具有操作简便、经济、高效等优点图1-44不同动动力设备备的能量量利用率率第五节 生物物质发电电技术的的特点比比较生物质发发电技术术集环保保与可再再生能源源利用于于一体，受受到各国国政府的的重视，特特别是在在目前能能源和环环保的双双重压力力下，从从战略需需求出发发，各国国都加大大投资力力度进行行开发利利用。生物质直直燃发电电技术在在大规模模下效率率较高，但但它要求求生物质质集中，数数量巨大大，如果果考虑大大规模收收集运输输，电厂厂的
26、运行行管理成成本较高高，而小小规模直直燃发电电技术存存在效率率较低的的问题。直直燃发电电技术在在国外已已进入推推广应用用阶段，但但在中国国还没有有形成系系统性研研究，许许多问题题亟待解解决。如如：以秸秆秆为燃料料容易在在炉膛内内结渣、结结焦或沉沉积于受受热面，严严重影响响锅炉换换热，甚甚至造成成腐蚀，制制约生物物质锅炉炉长期稳稳定运行行。生物质和和煤混合合燃烧发发电技术术，规模模灵活经经济性较较好。美美国和欧欧盟已建建设了混混合燃烧烧示范工工程，装装机容量量在500MW7000MW。中中国还处处于技术术研究阶阶段，实实际应用用刚刚起起步缺乏乏自主知知识产权权。该技技术生产产实践中中仍有一一些实
27、际际问题需需要解决决，如：燃煤锅锅炉燃烧烧温度通通常介于于1000012550，高于于生物质质的灰熔熔点，容容易引起起结渣等等。生物质气气化发电电技术具具有有投投资少，发发电成本本较低，灵灵活性好好的特点点，是同同类技术术中最具具竞争力力的技术术之一，比比较符合合发展中中国家的的情况。但但该发电电技术在在配套设设备和系系统优化化集成方方面仍然然存在不不足，电电厂的自自动化控控制程度度较低，生生物质气气化发电电技术的的成套性性成为产产业化的的主要瓶瓶颈。沼气发电电技术应应用于畜畜牧场、工工业废水水处理沼沼气以及及垃圾填填埋场沼沼气。由由于国产产沼气发发电机组组主要是是对柴油油机进行行简单改改装，
28、对对发动机机的热工工性能研研究不深深，产品品质量不不过关，发发电机组组效率比比国外同同类机组组低4%8%，成熟的的发电机机组规模模也只有有5000MW。综上所述述生物质质直接燃燃烧、混混合燃烧烧、沼气气发电的的关键设设备多是是引进国国外技术术，国内内还没有有消化吸吸收，目目前不适适合在国国内大规规模推广广应用。气气化发电电技术具具有自主主知识产产权，但但也有许许多产业业化问题题需要解解决。第二章 生物物质气化化发电技技术的系系统构成成第一节 生物物质气化化发电机机组的主主要系统统和设备备生物质气气化发电电机组有有六大系系统组成成：气化系系统；净化系系统；发电系系统；升压并并网系统统；监测与与管
29、理系系统；除灰系系统。以以稻壳气气化发机机组为例例，生物物质气化化发电机机组各个个系统的的主要设设备如表2-1所示示：表2-11 主要要设备系 统 名 称称主 要 设 备备 名 称气化系统统气化炉、送送风机、螺螺旋进料料器净化系统统旋风除尘尘器、管管式除尘尘器、喷喷淋洗涤涤塔、文文丘里除除尘器、汽汽水分离离器、罗罗茨风机机、储气气罐、循循环水泵泵发电系统统燃气内燃燃机、发发电机、控控制柜、循循环水泵泵、冷却却塔、空空气压缩缩机、空空气瓶升压并网网系统变压器、高高压开关关柜、低低压开关关柜、同同期屏监测与管管理系统统前置单元元、主台台计算机机除灰系统统螺旋除灰灰器、送送风机、集集灰仓、刮刮板机第
30、二节 气化化系统生物质气气化按气气化介质质分类，可可以分为为使用气气化介质质和不使使用气化化介质两两种。不使用气气化介质质主要指指的是热热解气化化。生物物质热解解气化是是在完全全无氧或或只提供供极有限限氧情况况下进行行的热解解，也可可描述成成生物质质的部分分气化。主主要是生生物质在在一定的的温度下下进行分分解，生生成固定定碳、液液体（焦焦油）和和可燃气气体。热解过程程工艺参参数的选选择直接接决定了了热解产产物的组组成和比比例，工工艺参数数包括：热解温温度、传传热速率率、压力力、停留留时间及及生物质质原料的的种类、粒粒度等。它们的主要工艺参数见表2-2：表2-22 三类类热解工工艺主要要参数类型
31、热解温度度（）加热速率率(/SS)颗粒尺寸寸（mm）停留时间间（S）常规热解解30070000.11550060060000快速热解解6001000010220010.510闪解80010000100000.20.5使用气化化介质则则又分为为以下几几种：(1)空空气气化化。空气气气化介介质是空空气，空空气中的的与生物物质中的的可燃组组分进行行化学反反应，反反应所需需要的热热量来源源于氧化化反应过过程中放放出的热热量。整整个气化化过程是是一个自自供热系系统，但但由于空空气中氮氮的存在在，它不不仅不参参与气化化反应，反反而却稀稀释了燃燃气中可可燃组分分的含量量，生成成的可燃燃气中氮氮气含量量高达5
32、50%左左右，因因而降低低了燃气气的热值值。（2）氧氧气气化化。由于空空气气化化得到的的气化气气热值较较低，为为了提高高燃气气气热值，发发展了气气化介质质为氧气气的工艺艺。氧气气气化的的特点是是产生的的可燃性性气体不不会被氮氮气稀释释，在与与空气气气化相同同的当量量比下，反反应温度度较高，反反应速率率加快，反反应器容容积减小小，热效效率提高高，气化化气热值值有很大大提高，氧氧气气化化的气体体产物热热值与城城市煤气气相当。与与空气气气化相同同反应温温度下，耗耗氧量减减少，当当量比降降低，因因而也提提高了气气体质量量。（3）水水蒸气气气化。水水蒸气气气化是指指水蒸气气与高温温下的生生物质发发生反应
33、应，它不不仅包括括水蒸气气碳的还还原反应应，还有有CO与与水蒸气气的变换换反应、甲甲烷反应应、生物物质在气气化炉内内的热分分解反应应等，其其主要气气化反应应是吸热热反应，因因此水蒸蒸气气化化需要外外部热源源，不易易控制和和操作，技技术复杂杂。（4）空空气（氧氧气）水蒸气气混合气气化。空空气（氧氧气）水蒸气气混合气气化是指指空气（氧氧气）和和水蒸气气同时作作为气化化质的气气化过程程。理论论上空气气（氧气气）水蒸气气混合气气化比单单用水蒸蒸气或空空气都优优越的气气化方法法。一方方面，气气化所需需要的一一部分氧氧气可有有水蒸气气提供，减减少了空空气（或或氧气）的的消耗量量并生成成更多的的H2及碳氢氢
34、化合物物，特别别是在有有催化剂剂存在的的条件下下，COO变成CCO2反应的的进行，降降低了气气体中CCO的含含量，使使气体燃燃料更适适合用于于城市燃燃气；另另一方面面他是自自供热系系统，不不需要复复杂的外外部热源源。（5）氢氢气气化化。氢气气气化是是使氢气气同碳及及水发生生反应生生成大量量甲烷的的过程，其其可燃气气属于高高值气体体，其热热值可达达222260260040kkJ/mm3,但其其反应条条件苛刻刻，需要要在高温温高压具具有氢源源的条件件下进行行，此类类气化不不常应用。生物质气气化是非非常复杂杂的热化化学过程程，受很很多因素素影响。影影响气化化指标的的因素取取决于三三个方面面，即原原料
35、特征征、气化化过程的的操作条条件和气气化反应应器的连连接。这这些都影影响产品品的气产产率、产产品的气组成成和热值值、碳转转化率、气气化效率率、气化化强度等等。第三节 净化化系统生物质燃燃气中含含有各种种各样的的杂质，其主要成分如表2-3所示，这些杂质会导致后部气化发电设备磨损腐蚀和污染等问题。燃气净化的目标就是要根据气化工艺的特点，设计合理有效的杂质去除工艺，保证后部气化发电设备不会因杂质而导致磨损腐蚀和污染等问题。表2-33 燃气中中各种杂杂质的特特征杂质种类类典型成份份可能引起起问题净化办法法颗粒灰、焦炭炭、热质质、颗粒粒磨损、堵堵塞气固缩过过滤水洗洗碱金属钠、钾等等化合物物高温腐蚀蚀冷凝
36、、吸吸附、过过滤氮化物主要是氨氨和HCCN形成NOO2水洗SCCR等焦油各种芳香香烃等堵塞、难难以燃烧烧裂解、除除焦、水水洗硫氯HCL、HH2S腐蚀污染染水洗化学学反应法法生物质气气化燃气气含有大大量微小小焦炭颗颗粒和灰灰，由于于焦炭的的密度和和直径都都很小，一一般的分分离器难难以去除除，这种种情况下下，比较较好的净净化方法法是过滤滤、水洗洗、气固固分离。生物质气气化设备备产生的的燃气是是一种还还原性气气体，其其中碱金金属物质质大多数数处于还还原形式式并且通通常聚集集在颗粒粒较小的的飞灰上上形成微微小烟雾雾，很难难去除通通常采用用冷凝、吸吸附、过过滤方法法去除。气化的目目标是得得到尽可可能多的
37、的可燃性性气体，但但在气化化过程中中，焦油油是不可可避免的的副产物物，对气气化系统统和用气气设备都都产生十十分不利利的影响响。焦油油的成分分十分复复杂，一一般焦油油的主要要成分是是：苯、萘萘、甲苯苯、二甲甲苯、苯苯乙烯、酚酚和茚。焦油对发电系统产生的危害主要有三点，（1）当燃气温度降低焦油会形成烟雾，这种焦油雾中含有大量直径小于1mm的细小液滴被气化燃气携带进入下级设备，影响其安全运行，并对用气设备产生腐蚀，冷凝下来将附着于管道内壁和有关设备表面上，对系统安全运行造成危害。（2）焦油占可燃气体能量的5%10%在低温下难以与可燃气体一道被燃烧利用，易产生炭黑等颗粒物质，从而导致磨损和腐蚀问题。（
38、3）焦油还会与颗粒物等其他污染物发生相互作用，比如吸附在颗粒物质上并在管道上积累起来，严重时将造成管道的堵塞。焦油的除除去方法法通常可可归纳为为两大类类物理净净化方法法，包括括湿法和和干法；化学净净化方法法，包括括焦油的的热裂化化和催化化裂化。第四节 燃气气发电系系统燃气发电电系统的的种类有有内燃机机发电系系统，燃燃气轮机机发电系系统，整整体气化化联合循循环。1.内燃燃机发电电系统内燃机自自19世世纪600年代问问世以来来经不断断改进和和发展，已已经是比较较完善的的机械。内内燃机在在实际工工作时，每每次能量量转变都都必须经经历进气气、压缩缩、做功功、排气气四个过过程，完完成四个个过程就就完成了
39、了一个工工作循环环。内燃燃机发电电设备具具有设备备简单、技技术成熟熟可靠、功功率和转转速范围围宽、配配套方便便、机动动性好、热热效率高高等特点点获得了了广泛应应用。生生物质气气化气可可在发动动机内部部燃烧，将将释放出出来的热热能转化化为机械械能驱动动发电机机发电。2.燃气气轮机发发电系统统燃气轮机机是以连连续流动动的气体体工质驱驱动叶轮轮高速转转动，将将燃料的的能量转转化为有有用功的的热力发发动机。燃燃气轮机机的工作作过程是是，压气气机连续续不断从从大气中中吸入空空气并将将其压缩缩；压缩缩后的空空气进入入燃料室室，与喷喷入的燃燃料混合合后进行行燃烧，成成为高温温燃气，随随即流入入燃气透透平中膨
40、膨胀做功功，推动动透平叶叶轮带动动压气机机叶轮一一起旋转转；加热热后的高高温燃气气做功能能力显著著提高，因因而燃气气透平在在带动压压气机的的同时，尚尚有余量量作为燃燃气轮机机的输出出机械功功。3.整体体气化联联合循环环对于燃气气轮机发发电系统统，发电电后的排排烟温度度在50006000从能量量利用角角度看，为为其仍然然携带大大量的可可用能量量，应该该加以回回收利用用。所以以在是用用燃气轮轮机发电电的基础础上，增增加余热热锅炉和和过热器器产生蒸蒸汽，再再利用蒸蒸汽循环环进行发发电，可可有效提提高发电电效率（系系统效率率大于440%）称称为生物物质气化化联合循循环，大大规模生生物质气气化发电电系统
41、是是国际上上重点研研究方向向。工艺艺流程如如2-11图所示示:图2-11生物质质整体气气化联合合循环工工艺流程程图第三章 生物物质气化化技术常常见的系系统与设设备第一节 生物物质气化化技术系系统设备备气化炉是是生物质质气化反反应的主主要设备备。按气气化炉的的运行方方式不同同，可以以分为固固定床、流流化床和和旋转床床三种。国国内目前前生物质质气化过过程所采采用的气气化炉主主要为固固定床气气化炉和和流化床床气化炉炉。固定定床气化化炉和流流化床气气化炉又又有多种种不同的的形式，其其各种类类型见图图 3-1 。图3-11 生物物质气化化炉的分分类第二节 固定定床气化化炉固定床气气化炉是是一种传传统的气
42、气化反应应炉，其其运行温温度大约约在10000。固定定床气化化炉设备备简单、热热效率高高，处理理量小，适适合中、小小规模的的工业化化生产。在在固定床床气化炉炉中，原原料相对对于气流流处于静静止状态态，根据据气化剂剂在炉内内的走向向，固定定床气化化炉可分分为上吸吸式、下下吸式和和横吸式式气化炉炉，目前前较为成成熟的气气化反应应设备为为上吸式式和下吸吸式气化化炉。表表3-1是两两种炉型型的主要要特点。在上吸式式气化炉炉中，生生物质原原料有炉炉顶加入入，气化化剂由炉炉底部进进气口加加入，气气流流动动的方向向与燃料料运动方方向相反反，向下下流动的的生物质质原料被被向上流流动的热热气体烘烘干、裂裂解、气
43、气化。其其主要优优点是产产生气在经过过裂变层层和干燥燥层时，将将其携带带的热量量传递给给物料，用用于物料料的裂解解和干燥燥，同时时降低自自身的温温度，使使炉子的的热效率率提高，产产生气体体含灰量量少。如如图3-2 所所示。图3-22 上吸吸式固定定床气化化炉图 下吸吸式固定定床气化化炉图在下吸式式气化炉炉中，生生物质有有顶部的的加料口口投入，气气化剂可可以在顶顶部加入入，也可可以再喉喉部加入入。气化化剂与物物料混合合向下流流动。该该炉的优优点是，有有效层的的高度几几乎不变变、气化化强度高高、工作作稳定性性好、可可以随时时加料，而而且气化化气体中中焦油含含量较少少。但是是燃气中灰灰尘较多多，出炉
44、炉温度较较高。保证固定定床下吸吸式气化化炉的稳稳定运行行，对于木木炭和木木材等优优质原料料并不太太难，但但对于秸秸秤和草草类等物物理性质质较差的的低品质质原料就就难了许许多，因因为秸秤秤等物料料在挥发发分大量量析出后后，其体体积会迅迅速缩小小，从而而使得秸秸秤半焦焦依靠自自身重力力向下移移动的能能力变得得很差，因因此，热热解层和和氧化层层极易发发生局部部穿透。为了及及时填充充穿透空空间并阻阻止气流流短路，合合理设计计加料机机构和炉炉腔形状状，辅以以合理的的拨火方方式都是是必须的的。一般情情况下，下下吸式固固定床气气化炉不不设炉栅栅，但如如果原料料尺寸较较小也可可设炉栅栅。其缺缺点是抽抽出气化化
45、气时要要耗费较较大的功功率，且且气化气气的温度度较高，需需要冷却却。两种种气化炉炉的特点点比较如如表3-1 所所示。表3-11 两种种固定床床气化炉炉型的特特点气化炉型型气流走向向炉内气压压连续进料料焦油含量量热值上吸式与原料移移动方向向相反不能炉冷却排排受到进进风的影影响，不不易损坏坏高偏高下吸式与原料移移动方向向相同能炉处于高高温区，容容易损坏坏低偏低在横吸式式气化炉炉中，生生物质原原料有气气化炉顶顶部加入入，气化化剂从位位于炉身身一定高高度处进进入炉内内灰分落落入炉栅栅下部的的灰室。燃燃气呈水水平流动动，故称称作横吸吸式气化化炉。该该气化炉炉的燃烧烧区温度度可达到到20000，超过过灰熔
46、点点，容易易结渣。因因此该炉炉只适用用于焦油油和灰分分不大于于5%的燃燃料，如如无烟煤煤、焦炭炭和焦木木炭。3-4 横吸吸式固定定气化图图第三节 流化化床气化化炉流化床燃燃烧技术术是一种种先进的的燃烧技技术。与与固定床床相比，流流化床没没有炉栏栏，一个个简单的的流化床床由燃烧烧室、布布风板组组成，气气化剂通通过布风风板进入入流化床床反应器器中。流流化床气气化炉的的温度一一般在77508000。这这种气化化炉适用用于气化化水分含含量大、热热量低、着着火困难难的生物物质物料料，但是是原料要要求相对对小的颗颗粒，可可大规模模、高效效的利用用生物质质能。流流化床具具有物料料混合均均匀、反反应速度度快、反反