生物质气化(BGF)介绍

生物质气化（BGF）介绍

一、生物能源

生物质能是一种可再生、可储存与替代、储量巨大、碳平衡的绿色能源，已经被各个国家所重视。

在21 世纪这个新世纪里，随着经济发展，能量的需求持续增长；传统的不可再生能源，如石油、煤和天然气等，面临日益枯竭的威胁；在化石能源使用过程中对生态环境产生的不可恢复性破坏，这都使得开发新型的环保能源成为了今天研究的热点。

（1）生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，最有可能成为21世纪主要的新能源之一。

据统计，植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗量的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的l%。目前，世界各国尤其是西方发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术（如燃料乙醇、生物柴油、纤维素乙醇等），以缓解化石和矿物能源资源紧缺状况，为实现国家经济的可持续发展提供能源保障。

（2）生物质能源是最安全、最环保的“绿色能源”。

生物质能源原料分布广、储量大、成本低、应用范围广，理论上说，取之不尽，用之不竭。它还是唯一可以转化为清洁燃料的可再生能源，其有害物质( 硫

零排放。和氮等) 含量仅为中质烟煤的1/10，同时其能源利用可实现温室气体CO

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（3）生物质能源是我国仅次于煤与石油的第三大能源。

每年通过光合作用生成的生物质能约为50亿吨干物质。为缓解能源压力，我国政府未雨绸缪，有关生物能源和生物材料产业研究已有数十年历史，在生物质能加工转化及相关环保技术方面有了一定的积累。有专家认为，我国完全有条件进行生物能源和生物材料规模工业化和产业化，可以在2020年形成产值规模达万亿元。

我国的生物质资源丰富，目前可以作为能源利用的生物质主要包括秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾和有机废渣废水等。

目前我国秸秆资源量已超过7.2亿吨，折合约3.6亿吨标准煤，除约1.2亿吨作为饲料、造纸、纺织和建材等用途外，其余6亿吨均可作为能源用途。

薪柴的来源主要为林业采伐、育林修剪和薪炭林，调查表明，我国年均薪柴产量约为1.27亿吨，折合标准煤0.74亿吨。

禽畜粪便资源量约1.3亿吨。城市垃圾生产量约1.2亿吨左右, 并以每年8%～10%的速度增加。

二、生物质气化技术原理

生物质气化技术是一种比较成熟的技术，家用小型化的气化炉已经成为工业产品。

生物质气化是指将生物质原料(柴薪、锯末、麦秆、稻草等)压制成型或简单破碎加工处理后，送入气化炉中，在欠氧的条件下进行气化裂解，从而得到的可燃气体，根据应用需要有时还要对产出气经行净化处理从而得到优质的产品气。

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，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原、重整反应，热解伴生的焦油进一步热裂化或催化裂化成为小分子碳氢化合物，获得CO、H2和CH4等气体。

由于生物质由纤维素、半纤维素、木质素、惰性灰等组成，含氧量和挥发份高，焦炭的活化性强，因此生物质与煤相比，具有更高的气化活性，更适合气化。生物质气化主要包括气化反应、合成气催化变换和气体分离净化过程（直接燃用的不用分离净化）。

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)

生物质气化的主要参数：

1）当量比

理论最佳当量比为0.28，由于原料与气化方式的不同，实际运行中，控制的最佳当量比在0.2-0.28之间。

2）气体产率

流化床发生炉的气体产率约为1.9～2.3nm3/kg。

3）气体热值

根据生物质原料的不同，所产生物质气的热值不同，参考《生物质气的成分分析表》

4）气化效率

气化效率大于90％。

三、气化产品的特性

根据原料的不同，产出生物质气的成分及热值也不尽相同。

表1生物质气的成分分析表（去除了焦油的洁净燃气）

表２几种典型燃气及燃一空混合气热工性质对比

四、应用领域

目前，在国外生物质气主要应用以发电和供热为主，发电和综合热利用率都较高。中国主要为小规模的气化发电及工业锅炉应用

生物质气的用途非常广泛，主要分为粗燃气的应用和洁净燃气的利用：

1、粗燃气可以直接应用在对燃料要求不高的工业窑炉上：

1）比如钢铁行业的轧钢加热炉；

2）陶瓷行业的坯料烧成炉；

3）铜、铝等的熔块窑及反射窑；

4）各种工业锅炉以及坩埚炉等等。

2、洁净生物质气的应用更加广泛，主要为：

1）不能应用粗生物质气的窑炉比如钢铁退火炉、烘干炉、陶瓷窑、玻璃窑等；

2）生物质气化发电（热电联产）；

3）生物质气合成甲醇或二甲醚；

4）生物质气合成氨等。