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                          生物質氣化機組

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                          產品優勢

                          生物質氣化機組原理
                             生物質氣化是指將生物質原料(柴薪、鋸末、麥稈、稻草等)壓制成型或簡單破碎加工處理后,送入氣化爐中,在欠氧的條件下進行氣化裂解,從而得到的可燃氣體,根據應用需要有時還要對產出氣經行凈化處理從而得到優質的產品氣。
                             生物質氣化原理是在一定的熱力學條件下,借助于氣化介質(空氣、氧氣或水蒸氣等)的作用,使生物質的高聚物發生熱解、氧化、還原、重整反應,熱解伴生的焦油進一步熱裂化或催化裂化成為小分子碳氫化合物,獲得CO、H2和CH4等氣體。
                             由于生物質由纖維素、半纖維素、木質素、惰性灰等組成,含氧量和揮發份高,焦炭的活化性強,因此生物質與煤相比,具有更高的氣化活性,更適合氣化。生物質氣化主要包括氣化反應、合成氣催化變換和氣體分離凈化過程(直接燃用的不用分離凈化)。
                          生物質氣化反應原理如圖2-1所示:
                          生物質氣化機組
                          圖2-1  生物質氣化反應原理圖
                          生物質氣化化學反應式(以空氣為氣化介質):
                          CH1.4O0.6+0.4O2+1.5N2=0.7CO+0.3CO2+0.6H2+0.1H2O+(1.5N2)
                          生物質氣化的主要參數:
                          1)當量比:
                          理論最佳當量比為0.28,由于原料與氣化方式的不同,實際運行中,控制的最佳當量比在0.2~0.28之間。
                          2)氣體產率:
                          流化床氣化爐的氣體產率約為1.9~2.3Nm3/kg。
                          3)氣化效率:
                          生物質燃料氣化活性高,氣化效率高,可達90%以上。
                          4)氣體熱值:
                          根據生物質原料的不同,所產生物質氣的熱值不同,參考《生物質燃氣的成分分析表》表1所示為各種原材料的生物質燃氣成分表:
                          表2-1 生物質燃氣的成分分析表

                          燃料 H2
                          %
                          CO2% O2
                          %
                          CH4
                          %
                          CO
                          %
                          CnHm
                          %
                          N2
                          %
                          Hg
                          kJ/m3
                          玉米芯 20.0 13.0 0.9 2.3 17.0 0.2 46.6 5317.6
                          茶殼 13.01 7.9 2.2 3.75 22.4 0.2 50.59 5298.5
                          木屑 13.76 10.5 0.4 4.04 23.4 1.0 46.9 6085.7
                          棉柴 11.5 11.6 1.5 1.92 22.7 0.2 50.58 4915.5
                          花生殼 21.0 17.6 0.8 2.1 15.5 0.9 42.1 5819.4
                           
                          表2-2 幾種典型燃氣及燃-空混合氣熱工性質對比

                          氣體種類 氣體低位熱值(kJ/m3) 理論空氣量(m3/m3) 理論燃燒溫度(℃) 燃-空混合氣低位熱值(kJ/m3)
                          天然氣 36586 9.64 1970 3438
                          焦爐煤氣 17615 4.21 1998 3381
                          混合煤氣 13858 3.18 1986 3315
                          發生爐煤氣 5735 1.19 1600 2618
                          沼氣 21223 5.56   3191
                          秸稈生物質氣 5316 0.9 1810 2798

                          產品介紹

                          生物質氣化爐可燃氣的優點
                             1)生物質可燃氣除具有生物質燃料的一般特點外,還具有以下優點:
                             2)環保清潔型氣體燃料;
                             3)燃燒特性好,燃盡率高;
                             4)含硫量極低,僅為燃料油的1/20左右,不用采取任何脫硫措施即可達到環保要求;
                             5)含氮量極低,燃燒時不用采取任何脫硝措施即可達到環保要求;
                             6)燃氣含灰量低;
                             7)“0”排放:生物質燃燒排放的CO2與其在生長過程中吸收的CO2相同,且替代了化石能源,減少了凈排放,根據《京都議定書》機制,生物質燃料CO2為生態“0”排放。
                          生物質可燃氣的熱值、主要成分、燃燒產物
                             1)生物質氣體燃料的熱值:一般為5~8MJ/m3;
                             2)生物質氣體燃料的成分:其主要可燃成份為CO、H2和CH4和一些C2H4高分子碳氫化合物及少量焦油;
                             3)生物質氣體燃料的燃燒產物:生物質氣體燃料是一種可再生的環保清潔型能源,硫含量很低,主要燃燒產物為CO2、H2O、N2。
                          生物質可燃氣的應用
                             生物質可燃氣,即將生物質原料在生物質氣化爐中通過高溫氣化,轉化為生物質可燃氣,替代燃料油或天然氣應用于鋼鐵窯爐、玻璃窯爐、陶瓷窯爐等。
                             生物質可燃氣的品質優于現在工業用的煤轉氣(水煤氣)基本相當,含塵量和焦油含量更低、更環保。
                             生物質可燃氣是一種非常清潔的生活和工業燃料,未經凈化的生物質氣體燃料可以直接通過管道輸送應用到扎鋼加熱爐、煉銅反射爐、坩鍋爐、工業鍋爐及水泥回轉爐和耐火材料隧道窯等燃料品質要求較低的工業窯爐上。經過除塵除焦等凈化工序后,其應用范圍可推廣到陶瓷窯爐、玻璃窯爐、熱風爐和電廠等燃料品質要求較高的工業窯爐上。
                          工藝描述
                          生物質氣化技術是我公司自主開發的新型生物應用技術。
                          工藝流程
                             生物質氣化系統主要工藝流程如圖2-2所示:
                          生物質氣化爐
                          生物氣化爐系統組成
                             1)上料傳送設備:
                             上料傳送設備選擇性能穩定的皮帶式傳送機。
                             2)儲料倉:
                             儲料倉可以儲存6小時用量的燃料,確保生產連續進行。
                             3)進料螺旋給料機:
                             進料螺旋給料機采用調速電機控制,進料穩定,可以根據鍋爐負荷調節進料量。
                             4)氣化爐本體:
                             氣化爐本體是整套系統的核心設備,生物質固體燃料在本體中高溫裂解、氣化,轉變成高溫生物質燃氣。
                             5)風機:
                             風機提供本體生物質高溫氣化所需的空氣。
                             6)自控儀表:
                             自控儀表是整個系統的控制神經,用于控制正常運行,生產跟蹤,及故障報警分析。
                             7)旋風除塵設備:
                          用于處理生物質燃氣,確保干凈的燃氣進入窯爐。
                          生物質氣化爐的環保特性
                             1)燃料自動連續進料,不會出現生物質直燃的臟、亂、差現象;
                             2)生物質氣化爐氣化過程中,爐內為微正壓,安全可靠;
                             3)正常生產時,氣化爐所有設備壁表溫度小于80℃,符合國家相關規定;
                             4)在氣化爐生產時,不會排放任何煙氣、廢水,產生的炭灰,仍有經濟價值,經過密封裝袋處理,既可以做蚊香,也可以用來做果園廢料等。
                           

                          技術參數

                          生物質能源經濟性優勢

                           
                          表3-1 生物質能源技術應用性對比

                          項目 生物質氣化爐
                          鍋爐 燃煤鍋爐 優質
                          燃油鍋爐 優質
                          燃氣鍋爐 優質
                          導熱油爐 優質
                          熱風爐 塔式烘干爐 優質
                          回轉烘干爐 優質
                          干燥爐 優質
                          金屬窯爐 熔鋁爐   優質
                          熔銅爐 優質
                          熔錫爐 優質
                          鋼鐵加熱爐 優質
                          鋼鐵退火爐 優質
                          陶瓷窯 陶瓷窯 優質
                          耐火材料燒結窯 優質
                          磚瓦燒結窯 優質
                          玻璃窯 干鍋窯 優質
                          馬蹄焰玻璃窯 優質
                          橫火焰玻璃窯 優質
                          玻璃退火窯 優質
                          表3-2 各種燃料經濟性對比表(1t/h蒸汽鍋爐)
                          項目 天然氣 0#柴油 重油 生物質氣化
                          燃料熱值(kcal/kg;kcal/Nm3) 8,600 10,200 9,640 4,200
                          氣化系統效率(%) 85
                          生物質氣鍋爐熱效率(%) 90
                          鍋爐熱效率(%) 90 90 86 77
                          燃料消耗量(kg/h;Nm3/h) 83 65 73 200
                          燃料單價(元/kg;元/Nm3) 4.6 7 4.5 0.8
                          噸蒸汽燃料費用(元/t) 381 455 328.5 160
                          年燃料耗量(t;kNm3) 480 390 438 1,200
                          年燃料費用(萬元) 220 273 197 96
                          節約燃料費用(萬元) 生物質氣化 124 177 101
                          節約燃料費用(%) 生物質氣化 56 65 51
                           

                          國家對生物質能源的相關政策

                          財政部關于印發《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》的通知[財建〔2008〕735號]
                          “第二章 支持對象和方式:
                          第四條 支持對象為從事秸稈成型燃料、秸稈氣化、秸稈干餾等秸稈能源化生產的企業。”
                          《產業調整指導目錄2011》
                          “第一類 鼓勵類
                          一、農業類:
                          20、農作物秸稈還田與綜合利用(青貯飼料,秸稈氨化養牛、還田,秸稈沼氣及熱解、氣化,培育食用菌,固化成型燃料等)”
                          關于發展生物能源和生物化工財稅扶持政策的實施意見[財政〔2006〕702號]
                          “(六)示范補助:國家鼓勵具有重大意義的生物能源及生物化工生產技術的產業化示范,以增加技術儲備,對示范企業予以適當補助。具體補助辦法財政部將另行制定。
                          (七)稅收優惠:對國家確實需要扶持的生物能源和生物化工生產企業,國家給予稅收優惠政策,以增強相關企業競爭力,具體政策由財政部、國家稅務總局上報國務院后另行制定。”
                          《關于資源綜合利用及其他產品增值稅政策的通知》[財稅〔2008〕156號]
                          “三、對銷售下列自產貨物實行增值稅即征即退的政策:
                          (二)以垃圾為燃料生產的電力或者熱力。垃圾用量占發電燃料的比重不低于80%,并且生產排放達到GB13223-2003第1時段標準或者GB18485-2001的有關規定。
                          所稱垃圾,是指城市生活垃圾、農作物秸桿、樹皮廢渣、污泥、醫療垃圾。”
                          國家發展改革委、農業部關于印發編制秸稈綜合利用規劃的指導意見的通知[發改環資〔2009〕378號]
                          “4、秸稈能源化利用技術:
                          秸稈熱解氣化是以農作物秸稈、稻殼、木屑、樹枝以及農村有機廢棄物等為原料,在氣化爐中,缺氧的情況下進行燃燒,通過控制燃燒過程,使之產生含一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃氣體作為農戶的生活用能。”
                          國家發展改革委關于印發《可再生能源產業發展指導目錄》的通知

                          61 生物質氣化供氣和發電 利用農作物秸稈、林木質氣化供氣和發電 技術研發、推廣應用
                           
                          國務院辦公廳關于加快推進農作物秸稈綜合利用的意見[國辦發〔2008〕105號]
                          “(七)有序發展以秸稈為原料的生物質能:結合鄉村環境整治,積極利用秸稈生物氣化(沼氣)、熱解氣化、固化成型及炭化等發展生物質能,逐步改善農村能源結構。推進利用秸稈生產燃料乙醇,逐步實現產業化。”
                          國務院辦公廳關于印發促進生物產業加快發展若干政策的通知[國辦發〔2009〕45號]
                          “(七)生物能源領域:加快培育速生、高含油、高熱值、高產專用能源植物品種,合理利用荒山荒地,推進規模化、基地化種植;積極開展以甜高粱、薯類、小桐子、黃連木、光皮樹、文冠果以及植物纖維等非糧食作物為原料的液體燃料生產試點,推動生物柴油、集中式生物燃氣、生物質發電、生物質致密成型燃料等生物能源的發展。”
                          可再生能源中長期發展規劃(2007年9月)
                          “2、生物質能:現代生物質能的發展方向是高效清潔利用,將生物質轉換為優質能源,包括電力、燃氣、液體燃料和固體成型燃料等。”
                          中華人民共和國節約能源法 中華人民共和國主席令 第七十七號
                          “第二條 本法所稱能源,是指煤炭、石油、天然氣、生物質能和電力、熱力以及其他直接或者通過加工、轉換而取得有用能的各種資源。”
                          中華人民共和國循環經濟促進法 中華人民共和國主席令(第4號)
                          “第三十四條 國家鼓勵和支持農業生產者和相關企業采用先進或者適用技術,對農作物秸稈、畜禽糞便、農產品加工業副產品、廢農用薄膜等進行綜合利用,開發利用沼氣等生物質能源。”
                          河南省人民政府辦公廳關于加強秸稈禁燒和綜合利用工作的通知  豫政辦 〔2015〕77號
                          一、充分認識秸稈禁燒和綜合利用工作的重要意義
                          (三)秸稈禁燒和綜合利用是實現農業可持續發展的重要保證。秸稈來自于農田,是重要的農副產品,是不可多得的可再生資源。從秸稈綜合利用發展的前景來看,采取秸稈直接還田、過腹還田、過沼氣池還田、氣化等秸稈綜合利用技術,不僅能實現秸稈的多層次利用,帶動農牧鏈式融合,促進種植業和養殖業發展,而且可以改善生態環境,促進農村產業結構調整,實現生態效益、社會效益、經濟效益同步增長,為農業可持續發展注入強勁動力。
                          三、突出工作重點
                          (四)推進綜合利用。……積極建設以秸稈為主要原料的大、中型沼氣工程及生物質天然氣等高質化利用項目,穩步推廣秸稈生物氣化、熱解氣化、固化成型及炭化技術,逐步改善農村能源結構,提高農民用能品位。六要抓好秸稈收儲清運。積極聯系秸稈經銷大戶和秸稈銷售經紀人,采取“公司+農戶”模式,有序開展秸稈收購工作,推進農作物聯合收獲、撿拾打捆、貯存運輸全程機械化,實現糧食與秸稈分類收獲、分別處理,做到收割一塊、清收一塊、種植一塊。
                          河南省人民政府辦公廳關于印發2015年河南省節能減排低碳發展工作安排的通知豫政辦 〔2015〕67號
                          二、重點工作任務
                          (七)完善促進節能減排的經濟政策。……制定鼓勵秸稈綜合利用的政策措施。開展銀企對接活動,鼓勵銀行業金融機構在滿足監管要求的前提下,擴大對節能環保產業的信貸規模。探索將合同能源管理項目未來收益權、環保設施特許經營權等納入貸款抵押擔保物范圍。利用省級股權投資引導基金,支持設立節能環保產業基金,擴大節能環保企業直接融資規模。
                          河南省人民政府辦公廳關于印發河南省2015年度藍天工程實施方案的通知  豫政辦 〔2015〕20號
                          三、主要任務
                          (二)加快能源結構調整
                          5.加快清潔能源替代利用
                          (5)加快建設先進生物質能示范省。重點推進秸稈纖維乙醇產業化,逐步提高燃料乙醇非糧替代比例,因地制宜推廣醇氣、醇電、醇化電聯產,力爭2015年纖維乙醇產能達到4萬噸。積極發展大中型沼氣工程及車用生物質天然氣等沼氣高值化利用,力爭2015年生物質能開發利用總量達到520萬噸標準煤。
                          關于印發河南省2015年燃煤鍋爐拆除改造方案的通知豫氣聯辦〔2015〕3號

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