秸秆热解气化技术研发现状及国外生物质气化研究现状

秸秆热解气化技术是近年来发展起来的较新的秸秆利用技术，是将秸秆转化为气体燃料的热化学过程。秸秆在气化反应器内氧气不足的情况下部分燃烧，提供气化吸热反应所需的热量，使秸秆在700-850℃左右的气化温度下发生热解气化反应，转化为转化为含有 H2、CO 和低分子量碳氢化合物的可燃气体。秸秆热解气化得到的可燃气体，既可作为锅炉燃料供暖，又可经除尘、焦化、冷却等净化处理后集中供气用户，或驱动燃气涡轮发电机或燃气内燃机。发电。

(一）国内外技术研发现状

1.国外技术研发现状国外生物质气化技术研究主要集中在气化发电、甲醇合成和热电联产。美欧等发达国家的农业生产以农场为主，生物质资源集中，合同采购量大。由于其森林覆盖率高，生物质资源多为木材和林业加工废弃物，其生物质气化面临着规模化、自动化、一体化的发展，但所采用的工艺复杂且成本高。目前主要应用生物质气化联合循环发电（B/IGCC）和热电联产（CHP）等，发电效率高，综合热效率高。欧美发达国家也对生物质气化技术进行了多年研究，主要用于发电。B/IGCC是一种应用广泛的生物质气化发电技术。目前，世界上许多发达国家都开展了这方面的研究，建成了多个兆瓦级示范项目，如美国、英国的巴特尔（63兆瓦）和夏威夷（6兆瓦）项目。 （8 兆瓦）在欧洲和芬兰（6 兆瓦）。tile) 和瑞典 Varnamo 示范项目。这些示范项目的原材料主要是木材和经过预处理的生物质原材料。使用IGCC技术的生物质发电系统的主要问题是系统成本高。以意大利12兆瓦IGCC示范项目为例，发电效率约为31.7%，但建设成本高达25000元/kW，发电成本约为1.2元/千瓦时。性是坏的。近年来，发达国家也在研究其他技术路线，如比利时、奥地利的生物质气化外燃式燃气轮机发电技术，美国的斯特林发动机发电技术，在降低生产成本的前提下提高发电效率。它还很不成熟，成本仍然很高，还处于示范阶段。发电成本约为1.2元/kWh。性是坏的。近年来，发达国家也在研究其他技术路线，如比利时、奥地利的生物质气化外燃式燃气轮机发电技术，美国的斯特林发动机发电技术秸秆气化发电机组，在降低生产成本的前提下提高发电效率。它还很不成熟，成本仍然很高，还处于示范阶段。发电成本约为1.2元/kWh。性是坏的。近年来，发达国家也在研究其他技术路线，如比利时、奥地利的生物质气化外燃式燃气轮机发电技术，美国的斯特林发动机发电技术，在降低生产成本的前提下提高发电效率。它还很不成熟秸秆气化发电机组，成本仍然很高，还处于示范阶段。可以在提高发电效率的前提下降低生产成本。它还很不成熟，成本仍然很高，还处于示范阶段。可以在提高发电效率的前提下降低生产成本。它还很不成熟，成本仍然很高，还处于示范阶段。

西方国家也研究了基于固定床的生物质气化发电系统，但低密度生物质的固定床气化发电面临诸多技术难题。目前，意大利AnticheTerreToscana和芬兰技术研究中心正在开展低密度生物质固定床气化技术研究，并已被纳入欧盟JOULE/THERMIE计划。在热电联产方面，瑞典、丹麦等北欧国家已成功实施生物质气化区域热电联产计划，使生物质能在满足供热要求的同时提供优质电力。在瑞典的区域供热和热电联产中，生物质能占能源消耗的 26%；奥地利建立了燃烧木屑的区域供电和供热系统，目前有一个容量为 1-2 兆瓦的区域供电。有近100个热站。

2.我国技术研发现状

目前我国生物质气化应用最广泛的领域是集中供气和中小型气化发电，少量用于工业锅炉的供暖。农村集中供气工程解决了农作物秸秆焚烧和做饭能耗问题，而生物质气化发电主要针对生物质废弃物较多的木材加工厂、碾米厂等工业企业。我国秸秆气化主要用于供热、供气、发电和化学合成。

(1）秸秆气化取暖。秸秆气化取暖是指秸秆在气化炉中气化后，产生的气体送入下一级燃烧器燃烧，为终端用户提供热能。秸秆气化取暖该技术广泛应用于木材、粮食等农副产品的区域供暖和烘干成本。

(2）秸秆气化供气。秸秆气化供气是指气化炉产生的生物质燃气通过相应的配套设备为居民提供炊事用气。秸秆气化供气分为集中供气和单独供气。两种类型。

①秸秆气化集中供气。生物质气化集中供气系统是我国自1990年代以来发展起来的一种新型生物质能源利用技术。即在农村的村或组建立生物质气化站，生物质经气化炉气化后转化为燃气，通过燃气管网输送配送给用户。系统规模一般从几十户到上百户。目前，我国已广泛推广使用生物质气化技术，建设集中供气系统，满足农村居民做饭取暖需求。

在秸秆气化集中供气系统中，根据不同的用气规模确定气化炉的选型。如果供气户数较少，则选择固定床气化炉；1000 多户），最好使用流化床气化炉。秸秆燃气灶不同于普通城市燃气灶。这种炉具国内厂家很多，效果也不错，可以满足用户的要求。

②家庭秸秆气化供气。这种方法是一户农村居民使用的。家庭使用小型秸秆气化炉，产生的气体直接连接到炉子上。该系统具有体积小、投资少的优点。但也有明显的缺点：因为气化炉是直接连接到炉子上的，生物质气体没有经过净化，所以炉子和气化炉上的连接管有焦油渗漏，卫生很差，容易堵塞。连接管道和炉灶。; 由于气化炉体积小，气化条件不易控制，出气中可燃气体成分质量不稳定且不连续，影响燃烧，甚至存在安全问题；从点火到产气需要一定的启动时间。劳动时间增加，在此期间烟气排放也是一个问题。

③秸秆气化发电。我国在生物质气化方面有一定的基础。这方面的研究工作早在1960年代初就已开展。近20年来，生物质气化发电技术的进一步研究加速。开发的中小型气化发电系统具有投资少、原料适应性强、规模灵活等优点。等特点，已研制成功的中小型生物质气化发电设备功率从几千瓦到5000千瓦不等。

气化炉的结构包括层式下吸式、敞开式、下吸式和常压循环流化床气化炉等。采用单燃料燃气内燃机和双燃料内燃机，单机最大功率有达到500千瓦。

农业废弃物气化发电技术经过近几年的研究探索，解决了流化床气化、焦油裂解、低热值气体装置改造、焦油污水处理及系统控制优化等多项核心技术。产品化、标准化研究取得重大进展，农业废弃物气化电厂的完备性和实用性提高，形成了具有中国特色的农业废弃物能源利用模式。我国生物质气化发电正朝着产业规模化方向发展，并在国内迅速推广，设备还出口到泰国、缅甸、老挝等东南亚国家和地区。

我国生物质IGCC示范系统正在建设中，装机容量4～6兆瓦。该技术与国外同类先进技术相媲美，设备已全部国产化，投资不到国外的2/3，运行成本比国外低50%左右. 然而，目前使用的秸秆直燃发电需要生物质资源集中且用量巨大，只有在规模化利用下才能获得显着的经济效益。过去，这项技术在我国的应用和发展还比较少。近期，我国已从发达国家引进该技术，但该项目的投资成本较高。引进技术的投资成本在10000元/kW以上。@1.5 倍。

④秸秆气化合成化学品。目前，利用催化剂将CO和H2合成甲醇和二甲醚的技术比较成熟。生物质气化得到的气体含有CO和H2成分。因此，在一定条件下，生物质气化制得的气体作为合成气的原料生产甲醇和二甲醚是可行的，为交通运输业提供替代燃料也是可行的，这已成为当前研究的重点。研究。美国国家可再生能源实验室正在研究利用这种方法合成甲醇，目标是使合成甲醇的成本低于车用汽油。