技术原理及工艺路线

1.6.1.1 技术原理 从工业分析的角度，生物质的可燃组分由挥发分和固定碳两部分组成，理想反应状态是生物质中的挥发分热解完全析出成为热解气，部分热解气与空气（氧气）反应提供热量用于生物质热解，燃烧产生的烟气与热解气混合成为生物质燃气，挥发分析出后剩余的灰分和所有固定碳转化成为生物炭。生物质经气化后获得生物质炭和燃气两种基本产品，进而得到电力、蒸汽、合成天然气、活性炭、机制炭、炭基肥等多种高附加值产品。技术原理如下图所示。

提供技术单位

合肥德博生物能源科技有限公司

生物质气化高值化技术原理图

1.6.1.2工艺路线 生物质气化高值化技术衍生出的两条工艺路线：1）生物质气化多联产工艺；2）生物质气化耦合燃煤机组发电工艺；3）生物质气化合成天然气工艺。（1）生物质气化多联产工艺 根据原料情况及其气化特性，选用不同类型的生物质气化炉，与热风炉、蒸汽锅炉、蒸汽锅炉+汽轮发电机或净化系统+内燃发电机组配合，生物质原料由给料系统送入气化炉内，与进入的空气发生热解气化反应生成生物质燃气和生物质炭，生物质燃气可用于提取氢气、合成天然气、供气、供热、发电等；生物质炭可用以生产活性炭、原料炭保温剂、炭基复合肥等高附加值炭产品。工艺流程图见下图。  

生物质气化炉高值化工艺流程图

（2）生物质气化耦合燃煤机组发电工艺 生物质气化耦合燃煤机组高效发电工艺技术一般选用流化床气化炉，生物质原料经原料给料系统连续给入气化炉，空气由鼓风机经预热后由下部送入气化炉。原料在气化炉内被床料推动进行高速流化，实现强烈传质传热，经历热解和气化过程，生成可燃气体和生物质炭。燃气进入旋风分离器，将燃气中残炭分离下来后，重新返回炉膛进一步反应，实现生物质高效气化。生物质灰具有一定含碳量，可返田处理。工艺流程图见下图。                  

生物质气化耦合燃煤机组发电工艺流程图

（3）生物质气化耦合燃煤机组发电工艺 秸秆气化合成天然气工艺采用双流化床气化，流化床分为燃烧炉和气化炉。流化床燃烧炉：生物质原料加入燃烧炉燃烧产生热量加热热载体，热载体通过返料器进入流化床气化炉为流化床气化炉提供热源，燃烧产生的烟气送入烟气处理系统。流化床气化炉：生物质加料装置向流化床热解气化炉内加入生物质原料，生物质原料在由流化床燃烧炉输送过来的高温热载体加热情况下发生热解气化反应，生成含焦油的高温热解气和生物炭，生物炭和热载体被热解气携带进入燃气旋风实现气固分离，热解气进入燃气净化提纯装置，生物炭和热载体通过返料器进入流化床燃烧炉燃烧加热热载体。高温热解气在燃气净化提纯装置中脱除焦油、水分、灰尘和二氧化碳，热解气净化后得到合成气，合成气主要成分为一氧化碳、氢气、甲烷和高分子烃类，合成气进入甲烷合成装置合成为天然气。其系统工艺流程具体见下图。

生物质气化合成天然气工艺流程图

技术适应性分析

本项技术主要被应用于生物质能源化利用和农林废弃物处理。由于生物质能量密度低，在工程应用中需要考虑地区生物质资源情况。本项技术推广应用和产业化，使农村和小城镇可依靠自有生物质资源，增加能源供应，增加当地农民收入；并将带动新型可再生能源产业的发展，生物质原料的收集储运、能源转换设备制造、工程建造、系统运营、产品销售等组成一个产业链，在创造经济效益的同时，为当地居民明创造许多就业机会。

技术稳定性分析

经过不断的研发和改进，生物质气化高值化技术在实际的工程运行过程中非常稳定，对环境、技术参数等干扰的敏感程度较低。下吸式固定床气化炉、流化床气化炉生物质燃气均以高温状态进入用气设备，无焦油析出，不会造成管道堵塞；上吸式固定床燃气出口温度较低，采用惯性分离器去除焦油，然后将焦油送入锅炉燃烧，不会造成焦油污染；（2）系统布置有各种温度、压力、流量检测测点，通过各测点情况，实时调节系统运行工况；（3）固定床气化炉炉内高温工作部件均采用耐高温材料，流化床内部无机械运动部件，减少了发生运行故障的可能性，保证了气化系统稳定运行；（4）公司建设的生物质气化高值化示范项目分布于安徽、湖北、浙江、广东、黑龙江、吉林、河北、河南、江苏、江西、云南、广西等省份，还走出国门，远销希腊、斯洛维尼亚、孟加拉、菲律宾、加纳等国家。据客户反应项目运行情况良好，对环境、技术参数等干扰的敏感程度较低。

技术安全性分析

生物质气化高值化技术采用热解耦的方式，将生物质转化为生物质燃气和生物质炭，生物质燃气进行能源化充分利用，生物质炭作为产品进行利用，该技术在应用过程中不会发生二次污染。生物质燃气为高温、有毒有害气体，为了防止炉中燃气反窜，在进行工艺及设备设计时充分考虑了其特殊运行条件，气化系统设计为负压运行，不仅在整套系统的关键位置均布置有防爆装置，而且气化炉周边布置有毒有害气体检测报警装置及通风装置，并配备有工业电视监控系统，对设备及运行环境进行实时监控，降低生物质燃气泄漏引发的环境、安全事故风险，保证技术在应用过程中的安全性和可靠性。生物质气化高值化技术主要用于生物质能转化领域，生物质能源资源丰富，并随着社会和经济的发展，能源短缺问题越来越严重，生物质能利用市场广阔。而且该项技术是国家鼓励的提升产业结构的高新技术，无行业管制和政策壁垒。产品进入市场的难度较低。不存在上游资源限制、配套设施不完善、市场接受度不高等系统风险。