[00132490]高效节能型生物质全气化燃烧装置

1,课题来源与背景 人类对于能源的需求量日益增长,然而,作为目前主要能源来源的化石燃料却在迅速减少。因此,寻找一种可再生的替代能源已经成为世界关注的焦点。生物质能是地球上唯一能够固定碳的清洁的可再生能源,被视为继煤炭、石油、核电后的第四种能源,它量大面广,开发潜力巨大。我国是一个农业大国,生物质资源十分丰富,生物质废弃物的总量,约相当于我国煤炭年开采量的30%,总计约6.56亿吨标煤。但是长期以来,这些生物质并未得到充分合理的利用。 2,技术原理及性能指标技术原理 上吸式固定床气化装置的反应过程如下：原料进入炉膛后,首先吸收燃气的显热进行脱水,即干燥,并使燃气的温度降低至100~300℃;干燥后的生物质进一步受热发生热分解,原料中的挥发分大量析出,热解产生的残炭进入下方的还原层;残炭与下部氧化层产生的二氧化碳和水蒸气发生还原反应,生成一氧化碳和氢气,在这一层几乎没有氧气存在,而且随着反应的进行,温度不断降低;反应完的残炭与下部通入的气化剂发生强烈的氧化反应,产生二氧化碳和水蒸气,使温度迅速升高至1000℃以上,这部分放出来的热量为其他各层的反应提供能量。项目完成时的主要技术指标气化当量比为0.29,（合同书规定0.2-0.3） 气体产率为2.4 m3/kg,（合同书规定1.5-3.0m3/kg,）气体热值为4480kJ/Nm3,（合同书规定大于4200kJ/Nm3）气化效率为70.02%,（合同书规定大于70%,） 气化强度为523.49 kg/（m2·h）,（合同书规定200~800kg/（m2·h））颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等排放量符合GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》要求。 3,技术的创新性如下： （1） 项目开发的产品具有对生物质普遍适用性。该项目研制的气化系统采用物料自炉顶投入炉内,气化剂由炉底进入炉内参与气化反应,对于一般大块物料可以不经预处理直接使用。材质可以适应成型生物质颗粒、棕榈壳、木片、规则木棒、农林废弃物成型料、成型污泥、成型可燃垃圾,尺寸长/宽/高 3-15cm/2-5cm/2-15cm均可,含水量最高可以达到30%。 这样不但节省了预处理生物质的费用,而且极大拓展了使用的生物质种类;（2）通过热平衡测试、热效率计算以及结构优化,进一步优化热解气化技术,提高生物质气化效率达70%以上;（3）通过控制反应温度、压力和气相停留时间、料层厚度等参量,有效减少燃气中焦油含量并提高燃气热值,确保生物质气化炉连续稳定运行两个月以上,而传统气化炉一周左右就要停炉清理管道中的焦油;（4）采用生物质燃气专用燃烧器,燃烧后产生的烟气可直接排放,各项指标可达到天然气排放标准,可在任何地区使用,环保效益显著。（5）气化过程最终排出的残渣是生物质气化后形成的焦炭。焦炭是一种富碳固体,挥发分含量较少,可用作烧烤碳、活性炭、蚊香等原材料使用,有专门的企业收购。实现了污染物零排放,是循环经济的典范。（6）气化炉的加热系统无需外部热源,一部分生物质燃料在气化炉内膛燃烧,产生的热量供生物质气化。这样节约了能源并简化了系统,节省的设备成本。（7）系统具备先进的运行监控与操作。 4,技术的应用情况 此技术已经非常成熟,广泛应用于制药、印染、饲料等需要用热企业,项目期间环峰能源建设了以下几个项目：（1） 广州市大川饲料有限公司,是广东海大集团股份有限公司在广东投产最早、投资最多的全资公司。专业生产、销售“大川牌”、“海合牌”猪、鱼、鸭系列优质配合饲料。该厂原先使用燃生物质锅炉,蒸汽成本高,环保排放压力大。环峰能源于2016年与大川饲料签订技术服务方案,投入一台15t/h的生物质气化炉,并对原有锅炉进行改造。项目2016年12月建成投产,为大川公司每吨蒸汽节约费用40元。（2）. 珠海容川饲料有限公司,是广东海大集团股份有限公司下属全资子公司。每年需要蒸汽约5万吨,属于用能大户,节能减排意愿非常强。环峰能源经过考察后于2017年与珠海容川饲料有限公司签订蒸汽供应合同,提供节能方案,投资350万元新建一台10t/h的生物质气化炉,同时将原来燃生物质锅炉改造成燃生物质气锅炉,改造后运行数据显示：每吨蒸汽为珠海容川饲料有限公司节约成本80元,尾气排放达到国家标准。 （3）. 江门市新会彩艳实业有限公司,环峰能源于2017年7月与江门市新会彩艳实业有限公司签订《锅炉动力系统项目承包经营合同》,在彩艳厂区投资元建设一台15t/h的生物质气化炉为锅炉提供生物质气燃料,替代彩艳原有的燃生物质木粒链条锅炉及300万大卡的燃生物质木粒链条导热油锅炉,大大降低了燃料成本。 5,存在问题 由于生物质能天然属性,导致生物质燃气气体热值偏低,导致其不能应用于一些要求高温的行业。