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生物質氣化爐原理范文1
生物質氣化過程的本質是生物質碳與氣體之間的非均相反應和氣體之間的均相反應。該過程十分復雜，隨著氣化設備的不同、氣化工藝過程的差異及反應條件(如氣化反應劑的種類、氣化反應溫度、反應時間、有無催化劑的添加、氣化原料種類、原料的含水率等)的不同，其反應過程也大不相同;但一般會經歷干燥、熱解、氧化、還原4個過程。在上述反應過程中，只有氧化反應是放熱反應，釋放出的熱量為生物質干燥、熱解和還原階段提供熱量。在實際氣化過程中，上述4個過程并沒有明確的邊界，是相互滲透和交錯的。氣化爐是進行生物質氣化過程的技術設備。在氣化爐中，生物質完成了氣化反應過程并轉化為生物質燃氣。氣化爐能量轉化效率的高低是整個氣化系統的關鍵所在，故氣化爐型式的選擇及其控制運行參數是氣化系統非常重要的制約條件。針對其運行方式的不同，可將氣化爐分為固定床式和流化床式兩大類型。其中，固定床式氣化爐主要有上吸式、下吸式、橫吸式及開心式4種;流化床式氣化爐主要有鼓泡床式、循環流化式、雙床式及攜帶床式4種。據統計，目前商業運行的生物質氣化設備中，75%采用下吸式固定床，20%采用流化床，2．5%采用上吸式氣化爐，另外2．5%采用其他形式氣化系統。本文以使用最為廣泛的下吸式固定床作為研究對象，分析生物質氣化爐的結構和工作過程，如圖1所示。下吸式固定床氣化爐的工作過程為:首先，粉碎處理后的生物質物料由爐子頂部混合空氣后，經由上料口投入下吸式固定床氣化爐;其次，氣化爐底部燃氣出口處設置有引風機，正常工作時，引風機輸出抽力，在爐內形成負壓，使反應產生的氣體在爐內流動，同時設置在喉管區的鼓風機，負責向氧化層輸入一次風，為氣化過程提供充分的氧氣，實現對生物質物料的充分氧化;最后經過還原反應區，生成可燃氣體。物料和空氣在爐內由上至下、隨著溫度的變化按照干燥、熱解、氧化、還原4個反應層依次地進行氣化反應，形成有少量雜質的可燃氣體，該氣體經過凈化工藝處理，最終形成可以直接使用的可燃氣體。氣化過程是一個復雜的物理化學過程，其處理的植物燃料來源眾多，物理、化學特性差異較大;同時，氣化過程中爐溫受到一次風量、物料含水量等諸多因素的共同影響。這些因素對于氣化過程的影響相對較小，氣化過程主要受到空氣當量比和氣化反應溫度的影響。生物質氣化爐的控制目標是將生物質能的轉換效率最大化，提高并保證可燃氣體的質量。影響氣化爐轉換效率的因素有很多，但主要取決于氣化爐4個處理過程的溫度區間;氣化爐生成的可燃氣體質量主要反映在其含氧量高低。因此，生物質氣化爐系統控制所要解決的問題主要在于如何將爐內溫度穩定在最佳區間及怎樣降低最終可燃氣體的含氧量。為穩定氣化爐爐頂溫度和降低出口處可燃氣體的含氧量，本文選取雙閉環控制結構，對生物質燃料與一次風的投放量分別進行控制，如圖2所示。
1．1溫度控制環溫度控制環采用主、副控制結構。根據工藝分析，生物質氣化爐爐溫主要雖然受到多種因素影響，但主要取決于物料物理、化學反應的放熱和吸熱。由于該過程的非線性、大滯后特性，無法用準確的數學模型來描述，因此采用BP預測方法建立物料和溫度的BP神經網絡模型。主控制器根據當前溫度和溫度設定值，預測最優的生物質物料添加量;副控制PID根據該添加量，對上料機構的送料速度進行跟隨控制，達到精確上料和穩定爐溫的目的。
1．2含氧量控制環為達到穩定爐頂溫度、降低可燃氣體含氧量的目的，本文以一次風進風量作為主要調節手段。因為一次風不僅影響著可燃氣體含氧量，還影響著氣化爐溫度，所以本文引入溫度和含氧量兩個反饋。主控制器采用免疫PID控制，它能根據爐內含氧量偏差和爐溫偏差推算出鼓風機的最優轉速;副控制PID則根據推算出的最優轉速對鼓風機速度進行跟隨控制，確保鼓風機轉速。
2基于BP算法的溫度控制
氣化過程的溫度變化具有大滯后的特點，給控制帶來了很大的困難。通過對溫度變化的預估，能夠有效地抑制滯后，提升控制效果。生物質氣化過程是一個復雜的、非線性工業生產過程。由于氣化爐溫度受到一次風量、物料分布及物料含水量等因素的影響，氣化爐溫度變化毫無規律而言。神經網絡是由大量簡單的神經元縱橫交錯而形成的復雜網絡系統。它能以實驗數據為基礎，經過有限次迭帶計算，獲得實驗數據的內在規律，并且無需預先給定公式，非常適合于研究非線性系統。因此，氣化爐的溫度可以采用BP人工神經網絡對其進行預測［9］。BP網絡是一種多層網絡，其基本理念是將W－H學習規則一般化，對非線性的可微分函數訓練權值。目前，BP網絡主要用在函數逼近、模式識別、分類和數據壓縮方面。BP算法由兩部分構成:信息的正向傳遞和偏差的反向傳播。在其正向傳播過程中，輸入的數據信息會被逐步運算，從輸入層經隱含層直到傳給輸出層;輸出的信息又會影響下一層神經元。如果在輸出層沒有獲得期望的輸出，則會在計算輸出層的偏差變化值后進行轉向傳播，通過網絡將偏差信號沿原來的連接通路進行反向傳回，之后各層神經元的權值會被修改直至達到期望目標。設P為輸入變量，r為輸入神經元，s1為隱含層內的神經元個數，f1為其對應的激活函數，s2為輸出層的神經元個數，f2為對應的激活函數，A為輸出，T為目標矢量，b1i表示第i個隱層神經元的閾值，w1ij表示第j個輸入變量到第i個隱層神經元的權值，b2k為隱層中第k個神經元的閾值，w2ki為隱層中第i個神經元到輸出層第k個神經元的權值，則BP算法的正向傳遞信息。
2．1樣本的批處理對于一般的BP算法，各連接權的調整量分別正比于各個學習樣本的代價函數E，而全局偏差意義上的梯度算法就是調整全局偏差函數E的連接權。在逐個訓練樣本時對權值的修正可能會出現振蕩，為了避免這一問題，應該在m個學習模式全部提供給網絡之后對它統一進行調整;而成批訓練的方法就是將一批樣本生成的修正值累計后統一進行一次批處理。因此，修改權值的增量為。減少每個連接權及閾值的校正次數，從而改進了學習速度。應用該方法時，穩定網絡的訓練過程及限制每次迭代網絡偏差增量是學習率增長的前提。
2．2基于變學習率的BP算法在基本的BP算法中，學習率必須是一個固定的常數。通過分析基本的BP算法的偏差曲面得知:在其平坦區域，學習率太小會造成迭代次數增加;而在變化劇烈區域，學習率太大又可能修正過頭，引起振蕩及發散，進一步影響學習收斂的速度。所以，合理調節學習率從而加快收斂速度是基本BP算法的常用改進方法之一。
2．3氣化爐溫度的BP神經網絡預測基于生物質氣化過程的機理分析及實際經驗，為降低神經網絡的輸入，影響焦爐集氣管壓力的可測量因素初步確定為一次風量、物料分布及物料含水量，將其作為BP神經網絡的輸入，氣化爐溫度的預測值為輸出，此時BP神經網絡就變成為一個4輸入單輸出的模型。其中，啟停次數為BP神經網絡的輸入節點，特征參數值為輸出節點，建立一個隱含層有5個神經元的3層神經網絡。理論上已經證明:如果一個網絡具有偏差和至少一個S型隱含層加上一個線性輸出層，那它就能夠逼近任意有理函數。訓練算法采用梯度下降法，學習速率為0．15，網絡的初始權值為0～1中的隨機數。
3基于模糊免疫PID的含氧量控制
可燃氣體含氧量是生物質氣化爐生產質量的重要指標之一，也關系到氣化產物的安全使用問題。在本文設計的生物質氣化爐控制系統中，采用溫度和可燃氣體含氧量雙閉環結構，對氣化過程進行自動控制?？扇細怏w含氧量控制需要利用對一次風的控制，解決含氧量控制和爐溫控制之間的矛盾，在穩定爐溫的同時降低可燃氣體含氧。
3．1生物免疫機理生物免疫機理是抗擊病源入侵的首要防御系統，它通過對病原物質的特殊提取、識別、刺激響應、自適應調節、學習和記憶等功能殺死抗原。B細胞和T細胞是生物免疫機理主要構成部分;而在免疫系統中，除了淋巴細胞外，還有一些其它種類的免疫細胞擁有著不可忽視的作用。T細胞和B細胞從不活躍、未成熟經自體耐受發展為成熟的免疫細胞，一旦人體受到有關攻擊時，迅速產生免疫應答。所謂的免疫應答就是一個識別、效應和記憶的過程。抗原是一類能被胸腺中的T細胞及骨髓中的B細胞識別并刺激T細胞及B細胞進行特異性應答的病原體。巨噬細胞等將特異抗原遞呈細胞吸取消化病原體，分解后展示在細胞表面，形成MHC分子。成熟的T細胞會被MHC分子激活，然后接受并識別病原體抗原。T細胞識別特異抗原后會復制并激活殺傷T細胞，令其殺死任何受到特異抗原感染的細胞，并通過輔助T細胞將B細胞激活，使其識別特異抗原，并進一步擴增分化產生抗體。這些抗體會與抗原結合，通過與補體系統形成復合物或直接被吞噬細胞吞噬來殺死抗原。B細胞、T細胞在走向成熟過程中會經歷自體耐受，在接受、識別、殺死抗原后會形成免疫記憶，產生免疫反饋。免疫反饋原理為:抗原進入機體后，將信息傳遞給TH細胞和抑制TH細胞產生的TS細胞，接受到信息的TH、TS細胞會共同刺激B細胞使其增殖分化產生抗體消除抗原。為使免疫反饋系統趨于平衡［10］，當抗原較多時，機體中TH細胞會較多于TS細胞，產生較多B細胞;反之，抗原被消滅減少后，TS細胞又會增多并抑制TH細胞的產生，從而導致B細胞也隨之減少。
3．2模糊免疫PID算法為滿足不同的控制要求，讓被控對象有良好的性能，溫度模糊免疫PID控制器采用模糊控制原理對PID參數模型中的kp、ki、kd進行在線修改。其中，溫度偏差e(e=T0－T1，T0代表檢測的實際溫度，T1代表設定溫度)和加熱能級u1作替換:u1S，Δu1ΔS，分別為控制器的輸入/輸出。
4仿真
在保證生物質氣化爐運行狀況基本相同的條件下，采用基于灰色遺傳的組合預測算法，對從某廠氣化爐現場采集到的2000組干燥層溫度數據中選取的連續1500組訓練樣本數據，以及剩余500組與樣本數據時間相近的實驗樣本數據進行學習，建立預測模型，對試驗樣本進行擬合。為了驗證基于BP神經網絡的生物質氣化爐溫度組合預測算法方法的有效性，采用神經網絡算法對實驗數據進行學習和擬合，結果如圖3所示。從仿真結果可以看出:采用BP神經網絡可以較好地預測氣化爐溫度實時值，平均誤差為4．3%，且能良好地跟蹤實際溫度的相位變化，為氣化爐溫度控制和可燃氣體含氧量控制奠定良好了基礎。
5應用
針對某生物能源公司以生物質氣化爐生產過程具有高度非線性、時變特性、強耦合性、擾動變化激烈且幅度大的特點，結合氣化爐現場工藝狀況，設計了一種新的控制系統應用于該公司生物質氣化爐生產過程。該系統基于Honeywell集散控制系統運行環境和操作平臺，可用于采集過程數據、實時監視及分析歷史數據等;采用高級編程語言VisualC++6．0編寫智能解耦與優化控制應用軟件，通過OPC通信技術將應用軟件和集散系統進行無縫連接，以確保所編寫的應用軟件能夠通過集散系統對現場的執行設備進行控制，從而保證了多座氣化爐生產過程的實時穩定優化控制。本文所研究的生物質氣化爐生產過程控制系統在某生物能源公司入生產后，得到了有效應用，起到了穩定氣化爐溫度、降低可燃氣體含氧量的作用，滿足了生產過程的需要。將本文提出的控制方法應用于現場實際后，運行情況表明:生物質氣化爐生產過程控制系統保證了化爐干燥層溫度穩定在優化設定值±45℃范圍內;當壓力變化、投放物料、氣溫變化造成系統擾動時，該系統能在短時間內通過調節上料速度和一次風機轉速，將爐溫和可燃氣體含氧量動態調整到正常波動范圍內，滿足了生產的要求。
6結論
生物質氣化爐原理范文2
關鍵詞 能源危機 制氫技術 發展趨勢
一、生物質制備氫技術發展現狀生物質主要通過發酵過程和熱化學過程轉化為可利用的能源。較之于發酵過程時間過長，產品后處理復雜、副產物對發酵影響較大并且生產成本較高等因素，熱化學過程在現階段更具優勢。目前，熱化學途徑中，氣化和熱解可行性更高。催化熱解技術操作條件溫和，條件的控制適當，可得到的富氫燃氣中H2含量達55%以上。生物質催化氣化設備中流化床工藝得到的生物質燃氣熱值高，可達12000kJ/m3左右。燃氣產率和氣化效率分別達到了95%、63%左右，但提高生物質氣化效率的關鍵是要解決焦油裂解問題。
（一）熱解制氫技術。
生物質熱解是指生物質在完全沒有氧氣或有少量氧氣存在下熱降解，最終生成生物油、木炭和可燃性氣體的過程。生物質熱解流程如（圖1）
影響生物質熱解過程和產物組成的主要因素有催化劑、熱解溫度，含水量，生物質類別等。Demirbas等研究了熱解溫度對山毛櫸熱解反應的影響。生物油的產出率隨著熱解溫度的升高而增加。當山毛櫸的熱解溫度從347℃升高到547℃時，生物油的產率從69.6%增加到78.3%。
Demirbas考察了堿土金屬對榛子殼和茶葉廢料熱解產物中醋酸和甲醇產率的影響。加入催化劑后，402℃時榛子殼熱解產物中醋酸和甲醇的產率，分別由12.80%和7.26%增加到16.30%和10.30%；552℃時榛子殼熱解產物中醋酸和甲醇的產率，分別由16.70%和9.72%增加到22.10%和12.61%；552℃時茶葉廢料熱裂解產物中醋酸和甲醇的產率，分別由7.13%和8.82%增加到9.20%和10.50%。有研究證明K2CO3對橄欖殼的催化作用比Na2CO3更大。
Demirbas研究了水含量對榛子殼熱解油產率的影響，榛子殼中的水分不僅影響它的熱解行為而且對熱解油的物理性質和質量也有影響。
張軍等對玉米稈、稻殼等7種生物質進行了熱解試驗，表明生物質的原始結構對產物組分存在影響。不同生物質在熱解過程中所需熱量不同。
何芳等將1kg干小麥秸稈、棉稈、花生殼和白松從室溫升到主要熱解反應完成的溫度400℃，所需提供的熱量分別為523、459、385和646kJ，說明不同生物質的熱解過程有較大差異。以上實驗結果表明熱裂解產物分布與原料種類關系非常密切。
（二）氣化制氫研究現狀。
生物質催化氣化制氫是指將預處理過的生物質在氣化介質(如：空氣、純氧、水蒸氣或這三者的混合物)中加熱至700℃以上，分解轉化為富含氫氣的合成氣，并將合成氣催化變換得到含有更多氫氣的新的合成氣，最后分離出氫氣的過程。常用的反應器主要有上吸式氣化爐、下吸式氣化爐及循環流化床等。其中，循環流化床氣化爐是應用較廣泛的一種反應器（如下圖）。
生物質被加入高溫
流化床后，發生快速熱分解，生成氣體、焦炭和焦油，焦炭隨上升氣流與CO2和水蒸氣進行還原反應，焦油則在高溫環境下繼續裂解，未反應完的炭粒在出口處被分離出來，經循環管送入流化床底部，與從底部進入的空氣發生燃燒反應，放出熱量，為整個氣化過程供熱。傳熱條件好、加熱速率高、可操作性強、高流化速度以及炭的不斷循環等是循環流化床氣化爐的優點，相對于其它氣化爐來說，其產品氣的質量較高，H2的含量也較高，是一種較好的氣化制氫反應器。
催化氣化制氫研究中的主要焦點是催化劑和合成氣中的焦油。加強對催化機理及催化工藝的研究，才能進一步提高產氫量。目前，需加強對焦油的裂解原理和方法的研究。
二、生物質制氫技術發展趨勢
現階段所采用的主要工藝存在以下問題：1.富氫氣體中氫氣濃度較低，一般不超過55%；2.制氫技術對生物質原料的適應性差；3.穩定性差，富氫氣體、合成氣品質不易控制；4.燃氣、合成氣中焦油含量偏高，后續凈化需大量的水，產生嚴重的水污染。
為解決上述問題，王瑞等提出兩種解決途徑：1.快速熱解分散的高纖維素生物質獲得易運輸的生物油，然后集中處理。通過催化蒸汽重整技術制取氫氣，這樣燃氣、合成氣不需水洗凈化；2.對于半纖維素含量高的生物質，采用催化氣化技術，通過控制反應條件，定向制備預期產品。此外，還得加強能源作物的開發研究。
參考文獻
生物質氣化爐原理范文3
看到眾多的學員及商因為學習寧陽秸稈氣化爐技術而取得了很好的經濟收益，山東寧陽秸稈氣化爐廠的許國慶廠長打心眼里高興。身為國內秸稈氣化爐行業的指導者和領路人，許國慶廠長一邊倍感自豪，一邊深感壓力，在氣化爐市場日益成熟的形勢下，消費者的選擇也越來越理性，對廠家的要求也越來越高，不但要看產品的質量，還要看有沒有技術更新研發的能力及相關配套產品。因此，許國慶廠長不斷的組織技術人員攻關，對秸稈氣化爐進行技術上的改進和創新。如果細心的讀者就會發現，寧陽秸稈氣化爐一次次的改造、升級，使秸稈氣化爐更加完美，更加成熟。
就在紅外線灶頭推向市場之際，寧陽氣化爐升級換代產品也在不斷的推陳出新。針對以前老一代氣化爐在使用中存在的種種弊弊端，新產品做出了五大改進：1、獨特的凈化裝置，最新研究的凈化器能夠使油、水、氣完全分離，讓老百姓徹底告別了油煙時代，用上了比液化氣還要干凈的秸稈燃氣，因該凈化器屬國內首創，所以一般造假者是模仿不了的。2、增加了壓料裝置。壓料裝置在氣化爐的下面，裝有壓料裝置的氣化爐在不能產生氣時，不必停風機，不用加料，只需用手將壓料器往下壓幾下即可燃燒1小時以上，并且可循環使用，尤其適用于使用玉米、小麥、水稻等秸稈作燃料的用戶，因為這些燃料比較軟，產生的氣量小，所以需要壓料裝置來增加氣量。并且在燃燒的過程中不出現燒空現象，不冒煙，燃燒時間長。燃燒過程干凈衛生。3、內部采用旋流進風裝置，實現環行燃燒，能充分使爐內燃料得以燃燒。4、使用紅外線灶頭，這種紅外線灶頭核心部分采用納米材料制造，既能將秸稈氣體中的大部分水分過濾掉，又能將熱量充分聚合在一塊，該灶頭不但熱值高，而且火焰大，火苗可達70厘米，解決了普通液化氣灶產生的火力不旺、熱值不高，導致做飯時間短的問題。5、增設真空超導取暖裝置，由于北方漫長的取暖期耗費的財力往往占家庭開支的一大部分，而有的家庭為了節省開銷，只是靠燒爐子來取暖，根本難以抵御寒冷的侵襲，增設的真空超導取暖裝置恰恰填補了之方面的空白。
商先贊不絕口賺錢忙
完善之后的寧陽氣化爐吸引了更多學員的關注，也吸引了很多的同行到寧陽秸稈氣化爐廠來參觀考察，批量購買紅外線灶頭等相關配套裝置。
貴州的學員張志軍在寧陽氣化爐前曾在全國各地考察過很多項目，不是覺得產品成本高，消費者難以接受，就是覺得項目夸大其辭，不切實際，當然也遭遇過騙子公司的情況。最后都被精明的他識破了。在第一眼看到寧陽氣化爐時，張志軍就有些被吸引了。然而他還是不相信的自己的眼睛，將氣化爐的前前后后，里里外外研究了個仔細，并且親自動手進行了操作。這下，他徹底滿意了，氣化爐的成本低，一臺只要15-40元，原料在各縣級城市都可以購買到，手工制作，每人每天至少能做5臺。一臺爐子的使用壽命在10年以上，但他的市場價格才300多元，怎么計算使用氣化爐都是經濟實惠的選擇，尤其是在廣大農村，隨著燃油費用的上漲，有什么能比把自家的秸稈當燃氣來得劃算呢?想到寧陽氣化爐在農村廣闊的市場前景，張志軍毫不猶豫的簽訂了當地的合同。如今在家人的幫助下，他生產銷售寧陽氣化爐月收入可達萬元以上。
吉林學員方剛勇在親手操作了該氣化爐后，不禁嘖嘖稱奇，馬上簽訂成為當地的產品生產銷售商。他從理論到實踐的學習過程僅僅五天就可以獨立制作氣化爐了。回到吉林后，由于他良好的制作技術及推廣能力，方剛勇很快在當地打開了市場，站穩了腳跟，兩個月不到就生產銷售氣化爐近100臺，取得了很好的經濟效益。方剛勇說：“難怪別人說做得再好也不如選得好，選準了一個好的項目賺錢真是省心省力，許國慶廠長真是為咱小本投資者辦了一件大好事?！苯K、浙江、山西、黑龍江等地的學員在多方面考察之后，最終在寧陽氣化爐廠停住了腳步，學到了創業致富的好技術。
研發路上步伐永不停滯
秸稈綜合利用一直是國家積極支持的重點開發項目，享受國家多項政策扶持和稅收優惠。隨著我國經濟的可持續快速發展。石油、天然氣、煤氣等一次性資源供需缺口逐年增大，人們迫切需要一種低價、節能、安全、潔凈的新型燃料進入市場。國家有關部門及科研單位一直都在積極尋找能源。如何將低熱值的秸稈資源轉換成高效、潔凈的生物制燃氣，造福人民，被列入國家九五重點攻關項目。
因為氣化爐廣闊的市場前景，寧陽氣化爐的研制成功及不斷完善，不僅吸引了越來越多的商前來考察洽談事宜，而且《創富指南》《現代營銷》《新財路》《生意經》《打工文摘》等雜志也紛紛對這一現象進行了跟蹤報告。面對著眾多媒體及商的期待和信任，多年從事氣化爐研究與制作的許廠長認為，生物質能源開發是一個廣闊的領域。而且農村市場也是一個潛力大的大市場，只有不斷的升級研發新產品，才能為客戶帶去更好的產品，為商創造更大的價值。同時，許國慶廠長為保護眾多學員及商的利益，現已申請了國家專利，專利號為：2007303056527，希望模仿者遵守法律，不要侵害專利權。
生物質氣化爐原理范文4
半自動與自動定時落料復合氣化爐均采用12W停電兩用鼓風機供氧。自動定時落料為25W微型電機(每天耗電一分錢)就可實現連續供氣。FHL-Q-380A型復合氣化爐連續產氣5--6小時，可以滿足農村煮飯、炒菜、燒水、取暖、淋浴還可煮牲畜食物。FHL-Q-450A型產氣時間長達10小時，完全可以達到北方取暖和南方餐館使用要求。
復合氣化爐是秸稈氣化爐升級換代產品，主要區別在于：第一，燃氣中焦油進行二次降解轉化，故無焦油和冷凝水排放；第二，不用人工捅料，實現半自動與自動定時落料；第三，不用進風管和氣咀供氧，故無易損件；第四，加料口水封槽無焦油，爐體常年清潔衛生；第五，對燃料要求不嚴，純木柴直徑長度在15公分左右均可正常使用。
流水線生產出來產品配件為電鍍工藝，供給商為散件，組裝連接處不用電焊，只要涂上耐高溫粘膠即可。目前，湖南、湖北等省地方政府采購訂單已達5萬多臺，相信這種復合氣化爐會在很短時間內走進我國農村千家萬戶。
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三種爐灶獨具特色
燃水噴火氣化爐：水直接參與煤柴燃燒；高效蓄能爐：不開火門3分鐘即可燒開4公斤涼水，一個爐子可同時蒸煮、炒、烘、烤、取暖互不影響。以上兩種爐具均由開關控制火力大小，無需任何添加劑。秸稈氣化爐：該爐是本所重點研發項目，有上吸式、下吸式、橫吸式和直燃式、無風機一體式等不同形式二十多種產品。屬新型復合材料氣化爐，模具簡單、制作方便，爐體堅硬、光亮、不開裂。
近期本所還發明兩種新技術：(1)上吸式氣化爐揭蓋不冒煙，加料不停火技術；(2)燃氣中的焦油蒸汽、煙塵自然循環到高溫區裂解技術。兩種技術的成功運用可使燃氣隨意延長，可增加燃氣量；爐具的噴咀、凈化器、紅外線節能灶頭、交直流小型風機等部件，設計極其科學合理；燃氣干凈，從爐體到灶頭完全采用電子點火，確保室內無煙塵，環保衛生。此外，我們還高價引進了市場上多種所謂的優秀氣化爐產品，讓學員們進行參考、驗證，以比較其實用效果!
五項技術 各顯其能
高能合成燃料技術：燃料采用新配方合成，火力可與液化氣相當；真空超導采暖技術：管道可免真空，不焊接、可用舊爐直接改造，可大面積供暖，暖氣片五分鐘便可升溫100度，可制成超導電暖空調等：地溫空調技術：該空調冬暖夏涼，全年室溫在16―25度之間，并可節電90％新型電熱涂料技術：成本低、升溫快，溫度可控制，可制成裝飾畫、畫匾等；秸稈炭化制蜂窩煤技術：無煙、無味，手工生產、工廠化生產均可。
以上每項技術均有產品供學員參考，并提供各種配件原料。
學習技術要先看效果，滿意后再行學習，我所由制爐專家臧師傅手把手并結合實際對學員進行現場培訓。我們鄭重承諾：包教包會、包成功，另外免費贈送太陽灶、太陽能空調、發熱袋、快捷降溫劑、飲食、娛樂、建材、煤制品等項目技術，學員可任意挑選。
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生物質氣化爐原理范文5
生物質熱解液化制取液體燃料
成果介紹及技術指標：生物質主要指秸稈、谷殼、速生林和林業加工廢棄物等，據估計我國資源總量不低于10億噸/年，其中各類秸稈和谷殼的年產量不低于7億噸，約合2～3億噸石油當量。生物質能源的特點是可再生和與環境友好，它除了直接使用之外，還可以采用熱降解和生物降解的措施轉化為液體燃料。
生物質熱解液化是在完全缺氧或有限供氧的情況下使生物質受熱主要降解為液體產物生物油的一種技術。影響生物質熱解液化四個主要參數分別是加熱速率、反應溫度、氣相滯留時間和冷凝收集。
該項目采用快速流化的方式使生物質與熱載體在反應器內實現良好的熱量交換，并通過特殊的結構設計和自制的催化劑，使生物質能夠高效潔凈地轉化為生物油，生物油產率按質量計算最高可達70%。
該生物油呈棕褐色，是含氧量很高的復雜有機混合物，其有機物種類有數百種之多，從屬于數個化學類別，幾乎包括了所有種類的含氧有機物諸如：醚、酯、醛、酮、酚、有機酸、醇等。不同生物質制取的生物油在主要成分的含量上大都比較相近，因而可以容易地混合在一起。生物油的密度比水大，約為1.2×103kg/m3。生物油的粘性與熱值與其含水率的高低有很大關系，當含水率為25%時，其動力粘性系數和高位熱值分別約為60cP和18MJ/kg。
生物質氣氣化合成二甲醚液體燃料
項目簡介：在固定床或循環流化床中將生物質氣化，變成H2、 CO、 CO2等組分，然后經過氣體凈化，在重整反應器中和沼氣一起在催化劑的作用下進行重整來調整H2、 CO的比例，同時降低二氧化碳的比例，使之適合于合成二甲醚。然后氣體經過壓縮進入二甲醚反應器。在催化劑的作用下合成二甲醚。該套技術已經申請了國家發明專利。
二甲醚（簡稱DME,CH3OCH3）是一種清潔的燃料與化工產品，有很大的市場。液化二甲醚可以完全替代液化石油氣（LPG），與LPG相比具有無毒無臭、不易爆炸、熱效率高、燃燒徹底、無污染等特點，因此，DME作為LPG的替代品在中國特別是農村有巨大的潛在市場。作為清潔燃料DME可以替代柴油用作發動機燃料，十六烷值達55，與柴油熱效率相同，DME不會產生黑煙和固體顆粒，NOx排出量大大減少，是很有前途的綠色環保型發動機燃料。
該項目采用的以生物質廢棄物（包括木粉、秸稈、谷殼等）作為原料，通過催化裂解造氣作為氣頭的新工藝，目前還未見報道。DME的合成也采用先進的一步法合成工藝，該方法作為應用基礎研究最近幾年才在國際上展開。廣州能源研究所在世界上首先實現了在小型裝置上由生物質一步法合成綠色燃料二甲醚的連續運行。將該技術進行產業化推廣可以解決緩解廣東省液化氣日益緊張的形勢。
生物柴油
技術(產品)用途介紹：生物柴油，又稱燃料甲酯，是由甲醇或乙醇等醇類物質與天然植物油或動物脂肪中主要成分甘油三酸酯發生酯交換反應，利用甲氧基取代長鏈脂肪酸上的甘油基，將甘油基斷裂為三個長鏈脂肪酸甲酯，從而減短碳鏈長度，降低油料的粘度，改善油料的流動性和汽化性能，達到作為燃料使用的要求。生物柴油的主要成分是軟脂酸、硬脂酸、油酸、亞油酸等長鏈飽和與不飽和脂及酸同甲醇或乙醇所形成的酯類化合物。由于可再生，無污染，因此生物柴油是典型“綠色能源”。其性能與0#柴油相近，可以替代0#柴油，用于各種型號的拖拉機、內河船及車用柴油機。其熱值約1萬大卡/Kg，能以任意比例與0#柴油混合，且無需對現有柴油機進行改動。
目前，生物柴油的主要加工方法為化學法，即采用植物油（或動物油）與甲醇或乙醇在酸、堿性催化劑作用下酯交換，生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯燃料油。但化學法合成生物柴油有以下缺點：
（1）工藝復雜，醇必須過量8倍以上，后續必須有相應的醇回收裝置，能耗高；
（2）色澤深，由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下，容易變質；酯化產物難于回收，成本高；
（3）生成過程有廢堿液排放；
（4）不能處理廢油脂,因為廢油脂含有大量的游離脂肪酸，容易和催化劑堿形成皂角，很難分離皂角。
為解決上述問題，人們開始研究用生物酶法合成生物柴油，即動植物油脂和低碳醇通過脂肪酶進行轉酯化反應，制備相應的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和、醇用量小，無污染物排放等優點。目前酶法主要問題：
（1）脂肪酶成本較高，酶使用壽命短；
（2）副產物甘油和水難于回收，不但形成產物抑制，而且甘油對固定化酶有毒性，使固定化酶使用壽命短。
生物質制取液體燃料技術
技術簡介:生物質是一種CO2零排放的可再生能源。傳統的生物質利用方式不僅低效而且排放的未完全燃燒碳氫化合物有害健康，例如秸稈就地焚燒嚴重污染環境。開發高效清潔的生物質利用技術至關迫切。生物質的特點為能量密度低、揮發分含量高、氧含量高。從生物質制備液體燃料可緩解中國日趨緊張的汽車油料。由于組成生物質的纖維素、半纖維素和木質素轉化特性不同，單純的生化或熱轉化工藝均難以高效利用生物質。將這兩種方法結合在一起的工藝可望得到良好效果。根據生物質的組成和成分特點，利用分級轉化原理，我所已開發出生物質生化－熱轉化綜合工藝。
生物質生化－熱轉化綜合工藝思路為：秸稈經過汽爆先得到木糖，汽爆殘余再經固體發酵轉化為乙醇，發酵殘渣在循環流化床中快速熱解制取生物油，半焦燃燒供熱。本課題組與本所生化國家重點實驗室合作，利用快速熱解從生物質發酵渣獲得生物質熱解油品。由于生物質發酵過程中脫掉了大量的成灰元素，生物油的產率明顯提高。本項目利用小試裝置和5kg/h循環流化床快速熱解反應器，進行了不同生物質、發酵渣、脫灰生物質的快速熱解制備生物油的試驗；利用TG-FTIR進行灰分對熱解動力學影響的實驗。
該項目研究了生物質種類、成灰元素對生物油產率、性能的影響；研究了循環流化床熱解生物質的流體動力學；利用能量最小和多尺度模型研究了生物質熱解反應器的流動結構；在5kg/h 規模的循環流化床中進行了生物質快速熱解實驗。結果表明，生物熱解油的產率隨灰分減少而增加；利用生物質綜合處理工藝可大幅度提高生物油產率，產率達65%左右。
未來應用領域的初步預測：
生物質熱解油可與化石柴油混合作燃料油；生物質熱解油可和氨反應生產緩釋肥料；生物質熱解油可和石灰反應生成生物石灰，用于脫硫脫硝；生物質熱解油可和醇反應生產燃料助劑或風味化學品；此外，生物質熱解油可制成粘結劑，可制氫和氣化生成合成氣。
生物質能高效利用
項目研究內容介紹：中國科學院百人計劃項目。從生物質制備清潔燃料為目標，從生物質的組成與結構分析到研究生物質制備清潔燃料的工藝和催化劑，進行生物質能高效利用的應用基礎研究，為進一步開發提供理論指導。
具體包括以下幾個方面：1．生物質組成與結構的研究；2．生物質制差工藝與催化劑的研究與開發；3．生物質組分分離方法研究；4．生物質直接液化工藝及產物分離方法的研究；5．生物質間接液化制甲醇、二甲醛及燃類的工藝與催化劑研究；6．以上過程涉及性的反應工程分離過程的研究。
生物質制取液體燃料技術
研究內容:生物質是一種CO2零排放的可再生能源。傳統的生物質利用方式不僅低效而且排放的未完全燃燒碳氫化合物有害健康，例如秸稈就地焚燒嚴重污染環境。開發高效清潔的生物質利用技術至關迫切。生物質的特點為能量密度低、揮發分含量高、氧含量高。從生物質制備液體燃料可緩解中國日趨緊張的汽車油料。由于組成生物質的纖維素、半纖維素和木質素轉化特性不同，單純的生化或熱轉化工藝均難以高效利用生物質。將這兩種方法結合在一起的工藝可望得到良好效果。根據生物質的組成和成分特點，利用分級轉化原理，我所已開發出生物質生化－熱轉化綜合工藝。
生物質生化－熱轉化綜合工藝思路為：秸稈經過汽爆先得到木糖，汽爆殘余再經固體發酵轉化為乙醇，發酵殘渣在循環流化床中快速熱解制取生物油，半焦燃燒供熱。本課題組與本所生化國家重點實驗室合作，利用快速熱解從生物質發酵渣獲得生物質熱解油品。由于生物質發酵過程中脫掉了大量的成灰元素，生物油的產率明顯提高。本項目利用小試裝置和5kg/h循環流化床快速熱解反應器，進行了不同生物質、發酵渣、脫灰生物質的快速熱解制備生物油的試驗；利用TG-FTIR進行灰分對熱解動力學影響的實驗。
延伸閱讀
太陽能風能光能助陣奧體中心做節能文章
據介紹，濟南奧體中心“一場三館”采用獨具特色的東荷西柳造型，“柳葉、荷花”的建筑理念在讓奧體中心美觀獨特的同時，也形成獨具特色的外遮陽系統，遮陽系數約為0.4―0.7，不僅能夠大大減少空調能耗，還可防止眩光的產生。
此外，充分應用自然采光也是奧體中心節能的主要方式之一。通過圍護結構控制進入內部光線的強度，達到理想的照明效果，并有效防止眩光。在各場館立面、屋頂設置了大量采光窗，并根據地勢設置了大量通風采光天井，盡量增大自然采光的面積。
游泳館的淋浴用水由太陽能熱水系統供應，在屋頂設有約670平方米的承壓式熱管太陽能集熱器，通過高位冷、熱水箱保證熱水的穩定供給。太陽能光電技術也融入景觀設計中。路燈、景觀照明的庭院燈、草坪燈利用太陽能光伏發電技術提供電源，安全、環保，節省電力資源。
與此同時，節能專家建議采用CFD（流體力學分支）的數值分析，確定合理的通風口位置及開口大小，有利于形成較好的自然通風效果。在天氣適宜的時候，利用自然通風把場館內的熱負荷帶走，從而提高室內舒適度，有效減少能源消耗。
過渡季節奧體中心可盡量利用新風，進行全新風運行，減少空調的運行。冬季內區的消除余熱，可采用室外免費能源――新風，減少能源的浪費。
分層空調置換通風大空間冷熱兩重天
奧體中心內“一場三館”承擔多項室內比賽任務，如籃球、游泳等。如何讓這些大空間室內場館既溫度適宜，又不會過于消耗能源，專家也提出了針對性方案。
所有空調設備采用中央自動控制技術，根據設定的溫度控制、濕度控制、壓差控制、流量控制來使設備達到最佳的匹配運行效果，使設備在最高效區域運行，以利于能源的綜合利用，最大化地實現節能。
水蓄冷技術也在考慮之中，采用水蓄冷的集中能源中心方式，可在用電低谷期利用水作為介質制冷儲存能量，然后在用電高峰期釋放能量，緩解用電緊張，提高能源利用效率，充分利用峰谷電價，節省運行費用。經測算，水蓄冷運行費比常規制冷可節約203.45萬元／年。
在大空間的節能上，專家也有高招，采用分層空調和置換通風，盡量減少無效空間區域的能量消耗，只滿足有效區域的舒適度。
譬如，專家通過CFD方法對大空間的空調氣流組織進行了分析，游泳館空調比賽區空間溫度可以被控制在28℃到29℃之間。室內的溫度分層非常明顯，屋頂最高點溫度達到40℃以上，“冷熱兩重天”。
三種方式取暖首選集中供暖
濟南奧體中心在設計時，就考慮到了建筑的節能。由于冬天有很多比賽，奧體中心用集中供暖、太陽能和地熱三種方式來取暖。其中，集中供暖將是最主要的取暖方式。
根據計劃，濟南市將在燕山新區A地塊，建設奧體中心的配套服務中心，來為整個奧體中心服務。這里將安裝大型的采暖設備，該設備將接收市區供來的蒸汽，轉換成熱水，集中送到濟南奧體中心各場館內。各場館也將全部采用地板供熱，暖氣設備都安裝在地板下面，這種取暖方式不僅節能，而且節約建筑空間，節省采暖成本。
為了節能，濟南奧體中心“一場三館”的供暖都是單獨控制的，用時打開閥門，不用時就可關掉。目前，濟南市正在對奧體中心地板供熱系統進行招標，待確定施工單位后，就可隨著內外裝飾進行全面施工。
在體育館、游泳館內，還安裝了太陽能，這些太陽能可直接轉換成熱量，供給兩大場館，游泳館的部分熱水也可以用太陽能來轉換。在體育場內還設計了地熱取暖，這種方式造價比較高，主要是用來保證草皮的生長。
新型能源布滿奧運場館
據悉,奧運工程采用新型能源項目共有34項,先進熱回收空調技術13項,先進能源利用技術22項。奧運工程采用新型清潔能源利用項目共69項,包括光電、光熱、各種地熱能、污水熱能,風能等可再生能源的利用。
網球中心、北京大學體育館等9項工程均采用了地熱、地源或水源熱泵系統。僅在奧運村,熱泵技術的應用就將比普通中央空調節約電能15％至20％,每年節電34萬度；國家體育場、五棵松籃球館、奧林匹克森林公園中心區等7個工程采用了太陽能光伏發電技術；北京射擊館、老山自行車館、奧運村和媒體村等10個工程采用了太陽能光熱技術。
北京是水資源嚴重緊缺的城市。充分利用中水(污水經處理后獲取的非飲用水)、高水平處理污水、盡量收集雨水……北京市在場館建設中通過一系列工程措施和技術手段節約水資源。北京市"2008"工程建設指揮部負責人介紹,所有奧運場館都采用了中水利用技術,國家游泳中心、奧運村、奧林匹克森林公園等5項工程建設了高水平的污水處理系統,國家體育場、豐臺壘球場、國家會議中心等15項新建工程建設了高水平的雨洪利用系統,將充分利用雨洪水資源回灌和涵養地下水。
奧運村太陽能熱水系統在奧運會期間可以為16800名運動員提供洗浴熱水,奧運會后,將供應全區1868戶6000名居民的生活熱水需求,年節電達到1000萬度、節煤2400噸。
奧運工程采用的61項先進空氣處理技術,涵蓋了熱回收空調、自然通風、室內空氣節能處理與凈化等；綠色節能照明技術48項、節能建筑維護結構38項。這些都將在一定程度上節約能源,體現了"綠色奧運"的理念。
清潔能源包括地熱能、風能、太陽能、生物質能、水能、海洋能等多種能源,北京市目前主要利用的是太陽能和地熱能。其中地熱能更是以其具有清潔環保、高效節能、可再生、技術成熟等優點,成為了北京2008年奧運會大力發展能源之一。在北京市出臺的一系列規劃、計劃、發展綱要和補貼政策中,均重點提出了大力發展地熱能,根據《北京奧運行動規劃》提出的目標和任務,為實現"綠色奧運"的理念,提高城市可持續發展能力,北京市政府制訂的《生態環境保護專項規劃》中提出:要大力發展可再生能源,開發地熱資源,2007年全市地熱、地溫供暖制冷面積達到500萬平方米。《北京城市總體規劃(2004年~2020年)》中第124條提出:因地制宜地發展新能源和可再生能源；積極發展新能源,推廣熱泵技術,推進淺層地熱、風力發電、太陽能發電等能源新技術產業化進程；鼓勵利用垃圾、污泥進行發電和制氣。
北京08年奧運會將用上風電綠色能源
截止2007年年底，張家口市風電裝機容量將新增20萬千瓦。張家口市風電總裝機容量達到42萬千瓦，成為全國最大風力發電市，為北京奧運會提供充足的綠色能源。
張家口市位于華北平原與內蒙古高原之間，常年勁風不斷，是全國少有的風能集中區，具有建設700至800萬千瓦的風電場資源，壩上可建2至3個百萬千瓦的風電場。在當地人印象里，壩上的風一直是一大公害。如今，張家口市變劣勢為發展優勢，緊緊抓住北京辦綠色奧運的時機，把開發風電資源作為建設北方能源基地和增強縣域經濟實力的重要舉措，科學充分利用風力資源，大力開發綠色清潔能源。
據悉，全國各地的客商也看到了風電的發展前景，紛紛搶灘“風電”資源項目，目前，北京、天津、河北、山東、湖北等19家客商累計簽約的風電項目總裝機容量達1200多萬千瓦，占全國2020遠景規劃的60％多。到2010年，張家口市將累計投資180億元，新增風電裝機容量200萬千瓦。這些項目建成后，不僅將大大緩解華北地區用電緊張的局面，而且將為北京輸送大量綠色能源。
我國研制出系列燃料電池車服務08北京奧運會
在科技部的支持下，我國燃料電池車取得長足進展，已研制出具有自主知識產權的燃料電池大客車、小轎車、自行車和助力車等。
據中國可再生能源學會氫能專業委員會主任委員毛宗強教授介紹，我國最新的燃料電池大客車造價已經下降到300萬元人民幣，不到國外同類產品價格的五分之一，初具競爭力；我國自行研制的“超越3號”氫燃料電池小轎車，去年在巴黎舉行的“清潔能源汽車挑戰賽”中，取得了4“A”、1“B”的優異成績，并完成了120公里的拉力賽；2008年北京奧運會期間，我國自制的燃料電池汽車將參與服務運營。
大力發展氫能燃料電池汽車是我國汽車工業不可多得的機遇。目前，國際汽車界投入氫燃料汽車的資金已超過100億美元。
太陽能技術為青島奧帆中心供能
青島奧林匹克帆船中心根據青島地區的光源、光輻射特點，結合帆船中心建筑特點和建筑使用功能要求，充分考慮太陽能與建筑的完美結合，將國際上先進高效的太陽能技術與區域市政熱力管相結合，將板式集熱器分別與弧形屋面、平面屋頂相結合，運用可靠的控制系統，在后勤保障中心和運動員中心設計應用了兩套太陽能系統。
后勤保障中心建筑面積5800平方米，采用太陽能吸收式空調系統，使用集熱器面積638平方米，成功實現了夏季制冷、冬季采暖和全年提供生活熱水，系統預計每年可節電47.3萬度。運動員中心建筑面積16613平方米，使用集熱器面積666平米，利用太陽能為其所擁有的300平方米游泳池和洗浴提供熱水。預計節電每年44萬度。同時，由于集熱器為后勤保障中心屋頂提供了陰涼，也減少對制冷量的需求。兩套太陽能系統建設投資約1100萬元，一年節電約90萬度，按每度電0.78元計，一年可節省70萬元，十五年即可收回投資。這在全國也屬于領先位置。
太陽能景觀燈和風能路燈是奧帆中心的又一大景觀。這里共安裝了168盞太陽能燈和41盞風能路燈，不僅綠色環保，到了夜間更是青島海岸線上一道耀眼的風景。在風能資源豐富、獨特的主防波堤建設安裝了41盞風能燈，每盞燈14000元，總投資57400元，每盞可供55瓦鈉燈每天照明8小時，每年節電6570度。以上項目建設完成后，在取得顯著的節能效益的同時，還具有良好的環保效益。有趣的是，按照設計，風速達到每秒3米時，風能路燈頂部的風車就會轉起來，而開展帆船比賽的風速下限也是每秒3米，當風車轉起來的時候，觀眾就知道可以進行比賽了。
生物質廢棄物催化氣化制取富氫燃料氣
近年來，關于生物質廢棄物的熱化學處理已引起了越來越廣泛的注意。氫氣是生物質熱化學處理中得到的高品位的潔凈能源。由于氫在燃料電池及作為運輸燃料在內燃機中的廣泛應用，從生物質氣化中制取氫氣已引起了很多國家的研究興趣.在生物質氣化制氫過程中，低溫下焦油的生成是影響燃氣質量和氫含量的一個重要因素，因此高溫、水蒸氣氣化以及加催化劑等氣化工藝是改善燃氣質量的有效措施.生物質氣化技術在國內外已得到了相當廣泛的研究，而對生物質氣化過程中使用催化劑的研究還比較少.在生物質氣化過程中使用催化劑，可以有效改善氣體品質，促進焦油裂解，本文就目前生物質催化氣化在國內外的研究情況作一些討論。
1. 生物質催化氣化制氫概況
從總體上來說，生物質催化氣化制氫的研究在國內外還處于實驗室研究階段，我國在這方面的研究比較薄弱，國外的研究主要集中在美國、西班牙、意大利等國家。
意大利L'Aquila大學的Rapagna等利用二級反應器(一級為流化床氣化反應器，一級為固定床催化變換反應器)進行了杏仁殼的鎳基催化劑催化氣化實驗，其制得的產品氣中氫氣體積含量可高達60%。美國夏威夷大學和天然氣能源研究所合作建立的一套流化床氣化制氫裝置在水蒸氣/生物質的摩爾比為1.7的情況下，可產生128g氫氣/kg生物質(去濕、除灰)，達到了該生物質最大理論產氫量的78%。
2. 生物質催化氣化典型流程
生物質催化氣化系統主要包括兩大部分，一是生物質氣化部分，在流化床氣化爐(或其它形式的氣化爐)內進行;一是氣化氣催化交換部分，在裝有催化劑的固定床內進行。生物質廢棄物由螺旋進料器進入預熱過的流化床，在流化床內發生熱解反應產生熱解氣和焦炭等，熱解產物再與從底部進來的空氣或水蒸氣等發生化學反應產生氣化氣，氣化氣從流化床上部進入旋風分離器，將炭粒分離，然后進入焦油裂解床(通常為白云石)，進行焦油的初步催化裂解，經焦油裂解后的氣化氣再進入通常裝有鎳基催化的固定床內進行進一步的催化裂解及變換反應。
3. 生物質氣化過程中發生的主要化學反應
生物質在氣化過程中發生熱解反應、燃燒反應及氣化反應，在熱解反應中，生物質被裂解為焦炭、焦油和燃氣，部分焦油在高溫條件下繼續裂解為燃氣.在燃燒反應中主要發生碳氫化合物和CO的氧化反應。在氣化反應中主要發生碳氫化合物和CO的水蒸氣氣化反應，顯而易見，這是增加燃氣中氫氣含量的一個重要途徑。
可以看到，在生物質氣化過程中發生的化學反應復雜，研究其中每個化學反應的發生程度及其相互影響關系，進而設計催化劑，促進目的產物的產生是比較困難的，目前國內外大多是采用商業蒸汽重整催化劑及天然礦石等。
4. 影響燃料氣組成和焦油含量的主要因素
（1）氣化介質生物質。氣化介質一般為空氣(氧氣)、水蒸氣或氧氣和水蒸氣的混合氣。氣化介質的選擇可以影響燃料氣的組成和焦油處理的難易。Corella等認為在其它條件相同且采用白云石作催化劑時，以水蒸氣或水蒸氣和純氧的混合物作為氣化介質與以空氣作為氣化介質相比，前者在氣化過程中產生的焦油更容易裂解。
焦油的成分非常復雜，可以分析出的成分有100多種，還有很多成分難以確定;主要成分不少于20種，大部分是苯的衍生物及多環芳烴;其中含量大于5%的大約有7種，它們是:苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚，其它成分的含量一般都小于5%，而且在高溫下很多成分會分解。對大部分焦油成分來說，水蒸氣在其裂解過程中起到關鍵的作用，因為它能和某些焦油成分發生反應，生成CO和H2等氣體，既減少炭黑的產生，又提高可燃氣的產量。
（2）催化劑應用及催化轉化反應機理研究。將催化劑用于生物質熱解氣化主要有三個作用:一是可以降低熱解氣化反應溫度，減少能耗;二是可以減少氣化介質，如水蒸氣的投入;三是可以進行定向催化裂解，促進反應達到平衡，得到更多的目的產物.在催化劑應用過程中，考慮到催化劑的機械強度及使用壽命等問題，一般將生物質氣化和催化交換設在不同的反應器。但另設一固定床催化反應器，既增加了系統阻力，又增加了投資成本;如將生物質氣化和催化交換設在同一反應器，就對催化劑的活性、耐溫性能、機械強度及使用壽命等提出了比較高的要求.同時由于焦油催化裂解的附加值小，其成本要很低才有實際意義，因此人們除利用石油工業的催化劑外，主要使用一些天然產物。
目前用于生物質催化氣化的催化劑有白云石、鎳基催化劑、高碳烴或低碳烴水蒸氣重整催化劑、方解石和菱鎂礦等。
Delgado通過實驗對白云石、方解石、菱鎂礦的催化活性進行了比較，從實驗結果分析，在裂解焦油方面，這三種礦石的活性順序為:白云石(CaO-MgO)>方解石(MgO)>菱鎂礦(CaO)。Delgado等認為這是由于在白云石中，兩種氧化物的混合改變了Ca和Mg原子的排列順序所致.關于焦油的催化裂解機理，Corella等認為在水蒸氣重整生物質氣化氣消除焦油的反應過程中，同時可以發生CO2干重整反應，即CO2會與焦油及部分低碳烴發生反應，促進焦油的分解。
（3）氣化爐。用于生物質氣化的反應器主要有上吸式氣化爐、下吸式氣化爐及循環流化床(CFBG)等，上吸式氣化爐結構簡單，操作可行性強，但濕物料從頂部下降時，物料中的部分水分被上升的熱氣流帶走，使產品氣中H2的含量減少.下吸式氣化爐在提高產品氣的H2含量方面具有其優越性，但其結構復雜，可操作性差；CFBG具有細顆粒物料、高流化速度以及炭的不斷循環等優點，因而相對于其它氣化爐來說，無論是在產品氣的氫氣含量方面還是操作性方面，都是一種較理想的氣化制氫形式。
5. 結論
（1）生物質定向催化氣化制氫的研究在國內外還處于實驗室研究階段，在我國的研究尤其薄弱。
（2）對生物質催化氣化及焦油裂解的機理的研究還遠遠不夠。
生物質氣化爐原理范文6
關鍵詞：城市生活垃圾；熱解；氣化；生物質粉體燃料
收稿日期：2011-06-28
作者簡介：方少曼（1984―），女，廣東人，助理工程師，主要從事城市環境保護方面的研究。
中圖分類號：F324.3文獻標識碼：A文章編號：1674-9944（2011）07-0090-03
1引言
近年來,中國一些主要城市的生活垃圾產生率一直在增加,而且有200多個城市被垃圾所包圍。我國大中城市年產垃圾1億t以上,絕大部分堆積在城郊,未經處理,垃圾堆存量逾70多億t,侵占土地面積達5億m ［1］。生活垃圾不僅僅是一種廢棄物,垃圾里的有機物質也是一種主要的可再生資源。垃圾的處理不僅是一個重要的環境問題,同樣也是資源再利用的問題。
目前,我國的城市生活垃圾處理處置技術最常用的是衛生填埋和露天堆放,占總處理量的79.2%,其次是堆肥化,占總處理量的18.8%,少量的采用焚燒技術,約占總處理量的2%［2］。在垃圾處理的這些方法中,填埋處置操作簡單、適應性廣,但浪費土地資源,而且存在潛在的二次污染；堆肥處理周期長,處理量小,產品難銷。焚燒技術有其顯著的減量減容特點及熱能回收利用的優勢,但焚燒過程中會產生大量的酸性氣體、重金屬和二f英等。而垃圾熱裂解氣化處理方法可以杜絕二f英類物質的產生,并且具有減容量大、無害化徹底、資源化充分、二次污染小等特點,正日益受到關注和重視［3～4］。
2城市生活垃圾裂解技術
2.1城市生活垃圾熱解技術的原理
城市垃圾熱解是在無氧或缺氧條件下,利用熱能使其成分發生化合鍵斷裂、 異構化和小分子聚合等反應,由大分子有機物轉化為小分子燃料氣、焦油和焦炭。對于含有高熱值可燃物的垃圾（如廢紙、塑料及其他有機物）可采用熱解方法進行處理。熱解產生的燃氣呈中性,在無氧或低氧條件,可以杜絕二f英類物質的產生。熱解過程如下。
有機固體
廢棄物熱解半焦（炭黑、爐渣）
高、中分子有機液體（焦油、芳香烴、
有機酸等）
氣體（CH4、H2、CO、CO2等）
2.2城市生活垃圾裂解技術的研究進展
裂解技術用于手工業已有很長的歷史,木材和煤的干餾、重油裂解生產各種燃料油等早為人們所知。但將裂解技術應用到固體廢棄物制造燃料,還是近幾十年的事,并被認為是一種很有前途的垃圾處理方式。
W.K.Buah［5］等在固定床中裂解由城市生活垃圾制備的垃圾衍生燃料（RDF）,在400～700℃裂解,氣體產品高位熱值（HHV）達5.1～16.7MJ/Nm 裂解油熱值和輕質燃油接近；S.Galvagno［6］等研究了廢舊輪胎在其它參數不變、裂解溫度在550～680℃之間變化時裂解產物的變化規律。結果表明,在研究范圍內,溫度對揮發物總產量影響不大,但對揮發分形態的比率影響較大； M.N.Islam［7］等研究了利用生物質燃燒供熱的外加熱式固定床裂解城市生活垃圾（碎輪胎、廢塑料和廢紙）的工藝,主要產物為裂解油,實驗采用數種檢測方法表征裂解油的燃料特性如粘度、pH值、閃點、傾點和高位熱值,其性能類似于石油衍生產品,主要是烷烴、烯烴和芳香烴,裂解油未檢測到氮氯元素,可以用作碳氫燃料。
國內許多學者對城市生活垃圾裂解也進行了大量的研究。包向軍［8］等利用自行開發的蓄熱式燃燒技術,提出一種新型垃圾處理技術；多室蓄熱式垃圾裂解工藝,其特點是采用間壁式加熱設備裂解垃圾,可以產生高熱值的裂解氣；宋玉銀［9］等利用回轉窯研究了城市垃圾裂解產氣規律,有機質轉化率達80% 以上,轉爐在600℃時工況最佳,所產燃氣的熱值一般都在13 800kJ/Nm 以上,可以作為民用和工業用燃料。
3城市生活垃圾氣化技術
3.1城市生活垃圾氣化技術的原理
城市生活垃圾氣化是將垃圾中有機成分在還原氣氛下與氣化劑（空氣、O2、水蒸氣等）反應生成燃氣（H2、CO、CH4等）焦油和灰渣的過程。通過部分燃燒反應放熱或外加熱提供氣化所需的熱量,在常壓或加壓情況下,使垃圾中有機物轉化成燃氣,剩下的焦油和灰渣排出。上面所講的垃圾熱解技術是垃圾氣化技術的一種特殊情況,即不存在氣化劑的條件下所進行的垃圾處理。
氣化過程主要發生以下化學反應［11～13］：
C+O2CO2+393.1kJ/mol,
2C+O22CO2+220.8kJ/mol,
2CO+O22CO2+172.3kJ/mol,
C+O22CO+171.5kJ/mol,
C+2H2OCO2+2H2+75.1kJ/mol,
C+2H2CH4-74.0kJ/mol,
CH4+H2OCO+3H2+206.3kJ/mol。
以上反應均為可逆反應,氣體產物中可燃組分（CO、H2、CH4）的含量取決于反應溫度、壓力及反應物的濃度。通常情況下,C與O2的放熱反應提供生活垃圾氣化過程所需的能量。
城市生活垃圾氣化采用的技術路線種類繁多,可從不同的角度對其進行分類［12］。按照氣化劑種類的不同可分為空氣氣化、氧氣氣化、水蒸氣氣化、水蒸氣-氧氣混合氣化和水蒸氣-空氣混合氣化、氫氣氣化等；根據采用的氣化反應器的不同又可分為固定床氣化、流化床氣化和旋轉床氣化等；根據供熱方式的不同可分為直接加熱法和間接加熱法；另外,還可以根據氣化規模的大小、氣化反應壓力的不同對氣化技術進行分類。
3.2城市生活垃圾氣化處理技術現狀
城市生活垃圾氣化技術的研究開始于20世紀70年代,當時的目的是為了解決世界性石油危機,希望找到新的能替代石油的能源。但由于成本高昂,故停滯了研究和開發。隨著當前化石能源逐漸的枯竭,尋找新的能源途徑再次受到關注。
T.H.Kwak［13］等基于Thermoselect工藝,于1 200℃溫度下,以3t/d的中試規模處理能力空氣氣化城市生活垃圾,產生的合成氣熱值為8.0～10.2MJ/Nm 其中CO和H2濃度可分別達到27%～40%和36%～40%,由于高溫和急冷卻處理,氣相和液相中二f英和呋喃等多氯化合物被有效去除,濃度僅僅為0.03ng-TE/Nm 遠低于韓國排放標準0.1ng～TE/Nm 。熊祖鴻［14］等進行了以空氣為氣化劑的下吸式氣化爐處理城市生活垃圾的研究。實驗結果表明,在750～900℃條件下進行氣化,效果最佳,所得的可燃氣體熱值為4 600kJ/kg,燃氣焦油含量為2.0g/m 其中CO和H2濃度可分別達到9%～12%和14%～18%。吳家正、聞望［15,16］等對城市垃圾流化床氣化制氣進行了小實驗階段的研究,并對上海市生活垃圾氣化處理法綜合利用的前景進行了技術經濟分析,提出了將垃圾中的有機物制氣和無機物制磚的方法。
4城市生活垃圾熱解氣化新工藝
目前國內對垃圾的熱解研究主要采用內熱式熱解氣化,由于內熱式熱解氣化過程中大量空氣進入爐內,和垃圾焚燒一樣容易產生二f英污染。同時,其熱解燃氣中含有氮氣和CO2,其燃氣熱值低,利用的局限性大。另一方面垃圾熱解是強吸熱反應,需要外加熱源對垃圾進行加熱,如采用煤加熱,則易產生二次污染污染；采用電和煤氣加熱,則成本較高。所以,生活垃圾外熱式熱解的外加熱源是難題。
對此,筆者開發了一套基于城市生活垃圾的生物質粉體燃燒的外熱式生活垃圾熱解氣化一體系統。該系統利用了生物質粉體為燃料,采用外加熱的方式提供氣化過程所需的熱量,并選用水蒸氣作為氣化劑,生物質粉體燃燒室爐膛溫度可控制在1 100℃左右,氣化所得的可燃氣體熱值為13MJ/Nm 左右。
4.1工藝流程
該生物質粉體供熱城市生活垃圾外熱式熱解工藝包括生活垃圾預處理系統、生物質粉體直接燃燒供熱系統、熱解裝置、熱解氣體凈化系統以及殘留碳“水煤氣”化系統等5個部分。其工藝流程圖見圖1。
城市垃圾經過初選和破碎,從物料入口進入預熱干燥室,在干燥室中依靠從燃燒室上升的煙氣余熱直接加熱干燥,并在振動電機的作用下向下運動。預熱干燥后的垃圾由物料推進器橫向推入垃圾熱解室,與生物質粉體燃燒室產生的高溫進行氣-固熱交換,其熱量以間接換熱的形式加熱生活垃圾,熱解室中垃圾的最高溫度可升高至1 100℃,而大部分垃圾在700～800℃時能絕氧熱分解,余熱煙氣通過煙氣總上升管進入垃圾預熱室,垃圾受熱蒸發的水分從煙氣出口排出。垃圾在熱解室中受熱分解后產生的可燃氣體從熱解室上部引出,進入旋風除塵器,經過除塵凈化后的熱解氣進入冷卻器,在冷卻器中得到冷卻和凈化并與冷凝液分離。經過除塵和冷卻凈化后的燃氣作為燃料向系統外輸出。
焦油和污水可以采用萃取分離,焦油可以制作原料油或作為化工原料。熱解結束后,垃圾熱解殘留物由推進器向熱解室下部推進,與熱解室底部上升的水蒸氣在高溫下發生“水煤氣”化反應生成CO和氫氣,剩下的不能分解的無機物質（爐渣）從爐渣出口排入到水封槽。
該系統在穩定運行的條件下,燃燒室爐膛溫度可控制在1 100℃左右,煙氣列管內的溫度達850～950℃。當煙氣列管溫度為950℃時,通水蒸氣氣化所得的可燃氣體組分為： H2 36.98%、CO 27.37%、CO2 20.78%、CH4 9.94%、其它 4.93%,熱值為 11.31 MJ/Nm 。
4.2工藝特點
（1）系統供熱采用生物質粉體燃燒技術,解決了垃圾外熱式熱解外加熱源的難題,可以減少對煤或電等常規能源的依賴,向外多供煤氣,增加系統的經濟效益。
（2）熱解過程中沒有O2的參與,煙氣中不含二f英類物質。使用水蒸氣為氣化劑,生成的燃氣中不含來源于空氣的氮氣,燃氣熱值高,而且能與熱解殘留下來的固定碳進一步反應生成CO和氫氣,提高垃圾熱解氣化率。
（3）熱解氣采用管殼式水冷冷卻器間接冷卻,能大幅度減少廢水的產生量,也有利于焦油的分離提取,有利于系統的后續處理。
5結語
垃圾熱解處理是垃圾氣化處理的一種特殊的情況,在無氧或絕氧、不存在氣化劑的環境下對垃圾進行熱處理。城市生活垃圾的熱解氣化是新型的垃圾處理技術,它具有高效的能源利用率和良好的環保特性。結合垃圾熱解氣化技術,并利用生物質粉體外熱式垃圾熱解氣化,所獲得的可燃氣體具有較高的熱值。此工藝可以對垃圾進行穩定化無害化處理和資源化利用,有著廣闊的發展前景。
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Research Progress of MSW Pyrolysis and Gasification
Fang Shaoman,Li Juan,Wen Chen
（Shenzhen Academy of environmental sciences,Guangdong,Shenzhen 518001,China）
