摘要:秸秆热解气化技术是近年来发展的一项较新的秸秆利用技术，即将秸秆转化为气体燃料的热化学过程。秸秆在气化反应器中氧气不足的条件下发生部分燃烧，以提供气化吸热反应所需的热量，使秸秆在7 0 0 ～85 0 ℃左右的气化温度下发生热解气化反应，转化为含H2 、CO和低分子烃类的可燃气体。秸秆热解气化得到的可燃气体既可以直接作为锅炉燃料供热，又可以经过除尘、除焦、冷却等净化处理后，为燃气用户集中供气，或者驱动燃气轮发电机或燃气内燃发电机发电。
关键字：秸秆 热解气化
一、我国技术研发现状
我国目前生物质气化应用最广泛的领域是集中供气以及中小型气化发电，少量用于工业锅炉供热。农村集中供气工程解决了农作物秸秆的焚烧和炊事用能问题，而生物质气化发电主要针对具有大量生物质废弃物的木材加工厂、碾米厂等工业企业。我国的秸秆气化主要用于供热、供气、发电及化学品合成。
1. 秸杆气化供热
秸秆气化供热是指秸秆经过气化炉气化后，生成的燃气送入下一级燃烧器中燃烧，为终端用户提供热能。秸秆气化供热技术广泛应用于区域供热和木材、谷物等农副产品的烘干等，与常规木材烘干技术相比具有升温快、火力强、干燥质量好的优点，并能缩短烘干周期，降低成本。
2. 秸杆气化供气
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。秸秆气化供气又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20 世纪90 年代以来在我国发展起来的一项 新的生物质能源利用技术。它是在农村的一个村或组建立一个生物质气化站，将生物质经气化炉气化后转变成燃气，通过输气管网输送和分配到用户，系统规模一般为数十户至数百户。目前，我国己广泛推广利用生物质气化技术建设集中供气系统，以满足农村居民炊
事和采暖用气。在秸秆气化集中供气系统中，气化炉的选用是根据不同的用气规模来确定的，如果供气户数较少，选用固定床气化炉；如果供气户数多( 一般多于1000 户) ，则使用流化床气化炉更好。秸杆燃气的炉具与普通的城市煤气炉具有所区别，国内此类炉具的生产厂家也较多，效果也较好，可以满足用户要求。
( 2 ) 户用秸秆气化供气。该种方式为一家一户的农村居民使用，户用小型秸秆气化炉，产生的燃气直接接入炉灶使用，系统具有体积小、投资少的优点。但也有显著的缺点：由于气化炉与灶直接相连，生物质燃气未得到任何净化处理，因而灶具上连接管及气化炉都有焦油渗出，卫生很差，且易堵塞连接管及灶具；因气化炉较小，气化条件不易控制，产出气体中可燃气成分质量不稳，并且不连续，影响燃用，甚至有安全问题；从点火至产气需要有一定的启动时间，增加了劳动时间，而且该段时间内烟气排放也是个问题。
( 3 ) 秸秆气化发电。我国在生物质气化方面有一定的基础。早在20 世纪60 年代初就开展了这方面的研究工作，近2 0 年来加快了生物质气化发电技术的进一步研究，开发的中小规模气化发电系统具有投资少、原料适应性强和规模灵活性好等特点，已研制成功的中小型生物质气化发电设功率从几千瓦到5 0 0 0 千瓦。气化炉的结构有层式下吸式、开心式、
下吸式和常压循环流化床气化炉等，采用单燃料气体内燃机和双燃料内燃机，单机最大功率已达 500 千瓦。农业废弃物气化发电技术经过近年来的研究、探索，分别解决了流化床气化、焦油裂解、低热值燃气机组改造、焦油污水处理和系统控制及优化等各种核心技术，在技术的产品化和标准化研究、提高农业废弃物气化发电站的成套性和实用性方面取得了较大进展，形成了具有我国特的农业废弃物能源利用方式。我国的生物质气化发电正在向产业规模化方向发展，在国内推广很快，而且设备还出口到泰国、缅甸、老挝等东南亚国家和地区。目前已签订的中小型农业废弃物气化发电项目总装机容量4 0 兆瓦以上，成为国际上应用最多的中小型生物质气化发电系统。我国的生物质I G C C 示范系统正在建设之中，装机容量为4 ～6 兆瓦。该技术与国外先进的同类技术相当，而设备已全部实现国产化，投资不到国外的2/3 ，运行成本比国外低50% 左右。而目前已有应用的秸秆直燃发电要求生物质资源集中，数量巨大，在大规模利用下才有明显的经济效益。以前我国该技术应用发展较少，国内近期开始从发达国家引进该技术，但项目投资成本高，进口技术的投资成本在1.1 万元/ 千瓦以上，是我国气化发电的1.5 倍以上。
(4)秸杆气化合成化学品。目前，通过使用催化剂将C O 和 H2 合成为甲醇、二甲醚的技术已经比较成熟 ，生物质气化得到的气体中含有CO 和 H2成分，所以 ，在一定条件下用生
物质气化得到的气体作为合成气原料生产甲醇、二甲醚，为运输业提供代用燃料是可行的，而且这已成为目前研究的重点。美国国家可再生能源实验室正研究用此法合成甲醇，目标是使合成的甲醇成本低于车用汽油。我国在利用生物质气化合成气制甲醇、二甲醚方面也进行了探索性实验研究。
二、工艺流程
1. span80秸秆气化供热
秸秆气化供热系统包括气化炉、滤清器、燃烧器、混合换热器及终端装置，该系统的特点是经过气化炉产生的可燃气可在下一级燃气锅炉等燃烧器中直接燃烧，因而通常不需要高质量的气体净化和冷却系统，系统相对简单，热利用率高。以 上吸式气化炉为主。见图1. 秸秆气化供气
1. 滤清器 2. 膨胀沉降池 3. 燃烧室 4. 配风道 5. 气化炉 6. 鼓风机对甲基苯甲酸 ( 至混合换热器及终端装置 )
图 1 秸秤气化炉燃气干燥木材及农副产品系统
( 1 ) 秸杆气化集中供气。生物质气化集中供气的基本模式如图 2 所示，整个系统由燃气发生系统、燃气输配系统和用户燃气系统组成。
1. 进料器 2. 气化炉 3. 净化器 4. 风机 5. 过滤器经济责任审计目标 6. 水封 7. 气柜 8. 输气管网
莹肌图 2 秸秤气化集中供气系统
(2) 户用秸杆气化供气。该系统 ( 见图 3 ) 产气量为8～10 立方米/ 时，热量41.9～50.2 兆焦/时，燃气热值> 4 6 兆焦/ 立方米，系统总效率可达30%～40%。
1. 气化炉 2. 连接管 3. 隔墙 4. 贮气室 5. 炉灶 6. 连接管 7. 取暖炉 8. 出水管 9. 进水管
图 3 户用秸秆气化炉连灶系统
3. 秸秆气化发电
(1) 小规模秸杆气化发电系统。小规模气化发电系统功率在2 ～1 6 0 千瓦之间，气化炉几乎都是
下吸式固定床气化炉，因为这种炉具产出燃气焦油含量较低，净化系统相对简单，对环境造成的危害较小。采用内燃发电机组，设备紧凑，运行方便，适合照明或小型电机拖动。见图 4 。
1. 层式下吸式气化炉 2. 冷却器 3. 过滤器 4. 发电机
图 4 小规模秸秆气化发电系统
( 2 ) 中型秸杆气化发电系统。目前系统功率一般在500～2000 千瓦，由于气化容量较大，气化炉
采用流化床或循环流化床形式，冷却过滤系统比小型系统完善，采用催化裂解的方法使9 0 % 以上的焦油裂解成永久性气体，发电设备为内燃机发电机组，用于并网发电或小工业用电，也适合秸秆较多的区域进行发电自供。见图 5 。
1～2. 进料装置 3. 循环流化床气化炉 4～7. 气体净化装置 8. 内燃发电机组
图 5 中型秸秆气化发电系统
(3) 大型秸杆气化发电系统。气化炉为循环流化床或加压流化床，净化方式采用陶瓷滤芯的过滤器、焦油裂解炉及焦油水洗塔。原料处理量大，自动化程度高，系统效率高，适合工业化生产。见图６
图 6 生物质整体气化
联合循环发电系统
4. 秸秆气化合成化学品
以氧气或水蒸气为气化剂，气化炉中产生的中热值可燃气，除去其中的木焦油等有机物，压缩除去CO2、N2 、CH4ubm 及其他碳氢化合物，再在一定压力下，使CO与H2O 反应生成 H2， 调整CO 和H2 比例为1:2 混合气，导人合成反应器，经特定催化剂催化合成甲醇或二
甲MI醚。见图 7
转换器
图 7 秸秆中热值气化合成甲醇技术
性伦理三、发展潜力及趋势
利用生物质气化技术将生物质原料转化为洁净且便于输送、利用的高品位能源是利用生物质能源的一种有效途径，也是替代常规能源的有效方法。据统计，大部分生物质作为能源利用，基本上还是直接获取热能的粗放型燃烧，由于生物质的燃烧特性较差，有效热利用率很低，污染严重。大力推广生物质热解气化技术，提高能源综合利用效率，减少污染，对新农村建设，构建节约型社会，保障能源供应，提高农民生活质量、健康水平和文明程
度，具有重要的现实意义，并且可操作性强。我国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。用木材和农副产品烘干的有800 余台，村镇集中供气系统年产生物质燃气2000万立方米，兆瓦级生物质气化发电系统已推广20余套。
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