生物质气化技术在能源领域中的应用

生物质气化技术在能源领域中的应用

杨阳 何毅 马涛

（云南东控工程技术有限公司，云南省，昆明市，650000）

摘要：随着经济的高速发展，能源需求日益增长，节能减排、推动“两高”行业绿色转型、低碳发展方向、增强能源领域应用的科技创新，已成为迫在眉睫的发展任务。本文简要介绍了生物质气化技术在能源领域中的的研究及应用，解除传统能源的限制，提出具体的创新方法，扩大生物质能源的应用范围，实现可持续发展。

　　关键词： 生物质气化技术; 节能减排；经济；环保；可持续发展; 科技创新。

　　1、引言

近年来，中国经济高速发展，对能源的需求越来越大，环保问题更是迫在眉睫。为了有效地解决节能减排及传统能源短缺的问题，能源应用创新的研究显得至关重要。它是提高经济效益和解决环保问题的关键。因此，需要相关行业人员在实际发展过程中不断研究能源应用的科技创新问题，为未来的可持续发展提供可靠的技术支持。

生物质能在我国是仅次于煤炭、石油和天然气的第四种能源资源，在能源系统中占有重要地位。第15次世界能源大会将生物质气化技术确定为优先开发的新能源技术之一。目前，我国已经建立了500个以上的生物质气化应用工程，连续运行的经验表明，生物质气化技术对处理大量的农作物废弃物、减轻环境污染、提高人民生活水平等多方面都发挥着积极的作用。

生物质气化技术是一种将生物质废弃物转化为燃气或热能的环保技术。生物质裂解气化诞生于德国，已经有180多年的历史。生物质裂解气以其产气快、成本低的优势成为近年来生物质能源利用的主要方式之一。这种技术具有显著的优势，尤其在生物质燃料应用领域中，它有助于提高能源效率、减少环境污染、优化能源供应，并促进可持续发展。是我国能源革命和绿色发展的重要举措。

　　2、生物质气化技术的原理及目前应用

　　2.1 生物质气化技术的原理

生物质热解气化技术是近年来发展较快的一项生物质利用技术,即将生物质转化为气体燃料的热化学过程。 生物质气化原理是在一定的热力学条件下，借助于气化介质（空气、氧气或水蒸气等）的作用，使生物质的高聚物在700～850℃左右的气化温度下，在气化反应器中发生热解、氧化、还原、重整反应，转化为含H2,CO和低分子烃类的可燃气体。

生物质气化化学反应式（以空气为气化介质）：

CH1.4O0.6+0.4O2+1.5N2=0.7CO+0.3CO2+0.6H2+0.1H2O+(1.5N2)

2.2 生物质气化技术目前应用

（1）能源利用：生物质气化技术能够将生物质废弃物转化为清洁能源，如生物质气、液体燃料、和固体燃料等这些能源广泛应用于家庭、企业和工业等领域，替代传统的燃油、燃气设备，减少对环境的污染，降低碳排放，实现能源的可持续利用。

（2）化工利用：生物质气化技术可以将生物质转化为化工原料，如乙醇、丙酮等，这些化工原料具有很高的附加值和使用价值。

（3）环境治理：生物质气化技术可以将固体生物质（如垃圾、污泥等）进行气化、还原后，生成气、液、固等可再生和可利用的资源和产品。随着城镇化进程的加快，城市垃圾数量也在不断增加，利用生物质气化技术，可将城市垃圾转化为燃气，实现固体废弃物的清洁化、无害化处理和资源化利用，同时减少环境污染。

3、生物质气化技术工艺流程概述

3.1 生物质气化技术工艺流程

上吸式气化炉的工作过程，原料自上而下，气化过程自下而上。所产燃气从下而上，最后经出口将新入炉原料干燥后，自身得以冷却再从炉内引出进入净化装置，从而产生清洁的可燃气体。

生物质气化简单工艺流程示意图如下所示：

简单破碎后的生物质原料，用上料机输送至气化炉绞龙，再由螺旋给料机输送入炉内。气化炉设有自动点火装置，在生产启动时，通过点火装置点燃气化炉内生物质燃料，产生高温燃气对炉内生物质原料进行加热升温，原料在炉内分别经过氧化、裂解和还原反应，生产的燃气经过气化炉引风机和燃气管道送入锅炉燃烧。

生物质气化炉配套工业锅炉的工艺流程图：

　　3.2 生物质气化系统组成

（1）上料设备——板链式输送机。

（2）储料仓——储存一定用量的燃料，确保生产连续进行。

（3）螺旋给料机——调速电机控制，实现稳定进料，根据锅炉负荷调节进料量。

（4）气化炉本体——整套系统的核心设备，生物质固体燃料在本体中高温裂解、气化，转变成清洁生物质气化燃气。

（5）风机——提供生物质气化所需的气化剂（空气）。

（6）自动控制系统——整个系统的控制神经，用于控制正常运行，生产跟踪，及故障报警分析。

4、生物质气化技术在能源领域应用中的优势分析

4.1 高效能源转化：生物质气化技术能将生物质废弃物高效的转化为燃气或热能，大大的提高了能源的利用率。相较于传统的燃烧方式，气化技术降低了能源的浪费，提高了能源的产出效率。

4.2 环保：生物质气化技术减少了燃烧过程中产生的烟尘、废气和有害物质，大大降低了环境污染。有助于改善环境质量，减少温室气体排放，符合环保要求。无废水、废气、废渣，完全满足排放要求，环保政策支持。

4.3 能源供应优化：生物质气化技术为农村和偏远地区提供了新的能源解决方案，可将农村地区发废弃物、农作物秸秆等转化为燃气，满足农村地区能源需求，弥补了传统能源供应的不足。此外，气化技术还能在高峰时段提供额外的能源供应，有助于缓解能源压力。

4.4 经济效益：生物质气化技术最大的优势在于拥有较低的生产成本。首先，在燃料成本方面有绝对性优势，排出炭渣也有一定的经济价值，并可实现气炭联产，其次，实施成本及运营维护成本也相对较低。因此，生物质气化技术相比传统能源工艺，可从多方面降低成本，减轻企业负担，提高经济效益。

4.5 可持续性：生物质能(Biomass Energy)，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳。生物质气化技术利用生物质废弃物作为燃料，有助于减少对化石燃料的依赖，降低资源消耗，符合可持续发展的理念。

4.6 灵活性和多样性：生物质气化技术可以根据不同的生物质废弃物种类进行灵活调整，实现多样化生产。这为各种类型的生物质废弃物提供了广泛的应用可能性。

5、结束语

生物气化技术是一种非常重要的清洁能源转化技术，在能源领域中的应用具有显著的优势，在节能减排和环境保护中扮演着重要的角色。它有助于提高能源效率、减少环境污染、优化能源供应，并促进可持续发展。然而，随着技术的发展和应用的深入，我们还需要进一步研究和探索生物质气化技术的更多优势和潜力。同时，我们也需要关注和解决一些潜在的问题和挑战，如废物处理的多样性、设备的稳定性等。只有这样，我们才能更好地利用生物质气化技术，实现生物质燃料的可持续发展。

　参考文献

[1] 冯玉杰. 现代生物技术在环境工程中的应用[M]. 北京:化学工业出版社.2004.3

[2] 吴创之，马隆龙. 生物质能现代化利用技术[M]. 北京:化学工业出版社. 2003. 5.

[3]  姚向君， 田宜水. 生物质能资源清洁转化利用技术[M]. 北京: 化学工业出版社， 2004.11.

[4]  齐国利，董梵，徐艳英.生物质热解气化技术的现状、应用和前景[J].节能技术，2004，22（5) : 17-19.