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  • 生物质锅炉

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    Ⅰ、生物质气化的基本原理
        生物质气化是在一定的热力学条件下,将组成生物质的C—H化合物转化为含CO和H2等可燃气体的过程。供给空气或氧气,使生物质发生部分燃烧。有限地提供氧气,使得生物质在气化炉内不完全燃烧,发生气化反应,生成可燃气体——气化气。气化过程只供给热化学反应所需的那部分氧气,而尽可能将能量保留在反应后得到的可燃气体中,气化后的产物是含H、CO和低分子烃类的可燃气体。
    在气化炉出口,产出气体成分主要为氮气、一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、焦油及少量其他烃类物质(CnHm)等,还有水蒸气和少量灰分。其中由于空气中含有79%的N2,它不参与气化反应,在气化气中的含量达50%左右,却稀释了气化气中可燃组分的含量,因而降低了气化气的热值。纯气化过程产生可燃气的热值为1060kcal/Nm3,而实际气化产生的可燃气的热值要高于此理论值,根据生物质原料差异,一般为1200~1400 kcal/Nm3。
    气化炉气化所生成的气体中含有铰多的灰尘、焦油和水分,必须要净化,主要是去除燃气中的灰分、固体颗粒、焦油及冷凝物等,净化后的气化气中焦油及含灰量≤50mg/Nm3。焦油在高温时呈气态,与可燃气体完全混合,而在低温时(一般低于200℃)凝结为液态,分离和处理有一定难度。常用的净化设备有旋风除尘器、喷淋水洗塔、汽水分离器、焦油过滤器等。净化后的气体即可供给内燃机发电使用。
        生物质气化发电工艺流程:       
        在气化炉中生成可燃气体                  
             ↓                                        
        在燃气净化装置中净化可燃气体                    
             ↓                                        
        净化后的可燃气体储存于储气罐                    
             ↓                                        
        用燃气内燃发电机组发电 

     

    II、“太湖”生物质气化发电系统设计特点
        国际上的气化发电技术开发铰早,但由于经济性较差,目前主要的应用仍停留在示范和研究阶段。以意大利IGCC示范项目为例,气化发电系统投资成本高达25000元人民币/kW,发电成本约1.20元/kWh,目前仍未进入市场。
    我国从20世纪80年代也逐步研究发展了谷壳气化发电技术,先后完成了从2.5~160kW的气化设备的研制。气化设备采用固定床结构,气化效率低,发电功率增容受到极大制约;适用燃料单一,且受到地域和生物质原料供给的限制,满足不了市场经济需要,推广应用受到限制。
         “太湖”锅炉于2003年起,引进中科院技术并消化吸收。并于2007年起与广州能源研究所合作开发,成功研制出200kW~6000kW的较大容量的循环流化床气化锅炉,适用燃料也从单一的谷壳到木屑、秸杆、棕榈渣等生物质,并通过了江苏省科委的专家验收,逐步推向市场。气化发电系统投资成本约为8000~10000元人民币/kW,发电成本约0.50~0.60元/kWh。气化炉效率75%以上,选用国产优质内燃机效率达35%以上,总的气化发电效率在25%以上,明显高于同容量的蒸汽轮机发电系统效率(20%左右),具备了产业化的基础?!疤奔际蹙哂幸韵挛甯龇矫娴拇葱碌悖?br/>⑴采用内循环结构的循环流化床(XHL)生物质气化炉,不用添加沙子(即无床料)下都能稳定运行,适应性好、处理规模大、负荷适应能力强和操作方便;
    ⑵由气化炉底部吹入的、向上流动的强气流使生物质的运行就像是液体沸腾一样漂浮起来,具有气、固接触,混合均匀的特点,反应温度一般为750~850℃。产气能力可在较大范围内波动,且气化效率不会明显降低。
         (3)移动床焦油裂解器技术,有效减少燃气中焦油含量并提高气化效率;
         (4)利用成熟的国产柴油机组开发出中低转速的大型低热值燃气发电机组,降低发电设备对燃气杂质的要求(焦油与杂质含量﹤50mg/N m3即可);
         (5)采用特种菌种,利用好氧、厌氧相结合的工艺方法处理焦油污水;
         (6)采用大型气化炉、低热值燃气内燃机、余热回收可构成联合循环发电系统,在投资较低的条件下,大幅提高发电效率,最高达30%左右。

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