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生物質氣化技術范文1
近年來，世界各國對資源豐富，可再生性強、有利于改善環境和可持續發展的生物質資源均予以高度關注。在生物質資源的利用過程中，生物質發電技術成為研究和利用的熱點。生物質能是重要的潔凈可再生能源。在中國農村，特別是以糧食和棉花為主產區的地區，存在著大量農作物秸稈，除少量農民自用為燃料和牲畜飼料外，大部分都被無序地焚燒，不僅浪費了資源，也給環境保護帶來了巨大的壓力。同時，使農戶的利益無形中損失，不利于環境保護且降低了農戶種植的附加值。
從可持續發展的角度講，生物吸收空氣中的二氧化碳，利用陽光光合作用生長，是太陽能利用的一種有效方式。不同于化石能源，生物質能利用過程中不會產生碳排放。因此，大力發展生物質能是經濟發展和環境保護的雙重需要，也是落實科學發展觀，踐行低碳發展的具體措施。另一方面，隨著我國經濟的快速發展，我國的城市生活垃圾產量日益增加，我國每年產生近1.5億噸的城市垃圾，且垃圾增長率達10%以上。中國城市生活垃圾累積堆存量已達70億噸。在全國，有超過三分之一的城市，正深陷垃圾圍城的困局。城市垃圾經過簡單的處理，可以利用生物質發電的技術平臺將垃圾綜合利用，可同時解決環境和能源問題。
但是，目前生物質能發電技術并不成熟，直接氣化驅動燃氣機或燃氣輪機，能得到30%以上的系統效率，但氣化爐產生的氣量少、氣體熱值低，產生的氣體含焦油量高，存在燃氣內燃發電機組難以正常發電，設備腐蝕嚴重等問題。與城市生活垃圾焚燒類似，生物質在鍋爐中燃燒產生蒸汽，推動蒸汽輪機發電。但由于秸稈采購半徑過大導致運輸成本過高，加上儲存難和防火難，導致發電規模較小，蒸汽循環效率低下，一噸秸稈只能發幾百度電，系統效率20%左右，經濟效益很低。加上農民惜售、提價和摻假等原因，使各地建設的蒸汽輪機秸稈發電項目均處在誰投資誰虧本的局面。而在城市垃圾處理領域，由于目前的焚燒方法不能確保徹底摧毀以二惡英為代表的各種二次污染物，使垃圾焚燒利用的方式飽受詬病。
所以，要實現節能減排，也要保障焚燒不會造成二次污染，需要發展新的技術。目前國際上極環保的技術有等離子體氣化技術，但由于投資高，技術復雜等因素困擾，推廣起來都被商業的門檻拒之門外。因此，發展廉價、高效、環保、符合國情的生物質發電和垃圾處理技術，才是我國和大多數發展中國家的需要。目前，在各種魚龍混雜的氣化技術中，采用外熱源熱解氣化技術成了氣化領域的亮點。外熱源熱解氣化技術具有氣化溫度高，合成氣熱值高，焦油含量低的特點，最重要的是能徹底破壞其中以二惡英類污染物為代表的各種有機二次污染物。產生這項技術的義烏發電設備有限公司是長期致力于發電技術研究和創新的專業技術企業。該企業研發的外熱源熱解氣化技術與國內各種傳統氣化設備相比，具有設備結構簡單，運行可靠，可連續性大規模生產的優點。除此之外，還具有以下特點：設備密閉，在負壓（負壓200—1200 Pa）高溫（1000攝氏度）下工作，無焦油問題，不會產生二惡英、多環芳烴、醛類、呋喃等污染物；每噸含水率30%的城市生活垃圾篩上物可產熱值為2700kcal/Nm3的可燃氣體1000 立方標米，可發電1100kW-h。如以秸稈為原料，每噸干燥的秸稈加20%左右的水份可產生1200立方標米可燃氣，可發電1400—1500kW-h，扣除自用電，外供電效率遠高于傳統方式；得到的合成氣熱值高，成份接近采用等離子體法，能合成甲醇和其他液體燃料，在特定的工藝下，氫氣含量達60%。
由此可見，城市生活垃圾及農林廢棄物熱解生產的合成氣，可用于燃氣機發電或生產液體化工產品。固體副產物還可生產炭黑、有機肥料等物質資源，真正實現城市垃圾及農林廢棄物被完全利用，達到零排放和效益最大化。
義烏發電設備有限公司先后投入上億元資金，研發了以燃用“二高二低”氣體技術為代表的13大類燃氣內燃發電機組?！岸摺笔菤錃夂鸵谎趸己扛哌_80%，以及國內單機最高功率3200kW，“二低”是熱值低到667kcal/Nm3（2790 kJ/Nm3），以及低濃度低到4.6%甲烷含量。而在目前，行業里能燃用如此“二高二低”合成氣的技術鳳毛麟角。從這方面看，不僅彰顯了該公司的技術實力，也填補了國內外該領域的空白?！岸叨汀奔夹g的特點使產品對燃氣氣質的要求相對較低，對燃氣的適應能力較強，可燃用的燃氣種類比國外名牌產品多得多，加上在價格上不到國外同類機組價格的三分之一等優勢，并在此基礎上研發了與外熱源無氧高溫熱解氣化爐相配套的燃氣發電機組，使其形成完整的配套而頗受市場青睞。
該公司采用較先進的增壓技術，同機型同排量產品的功率較國內行業一般高50—100％，單機最大功率可達3200kW，發動機熱效率、熱負荷及排放指標也在國內領先，整機性能指標可與美國卡特彼勒、通用電氣顏巴赫、康明斯等世界名牌產品相比。
生物質氣化技術范文2
2013年4月11日，由中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所組織的國家“十二五”863計劃“智能化植物工廠生產技術研究”項目啟動會在中國農業科學院舉行?？萍疾哭r村司郭志偉副司長、許增泰處長，科技部農村中心張輝副處長、蔣大華博士，中國農業科學院劉旭副院長、科技局陸建忠副局長，項目咨詢專家委員會委員汪懋華院士、李天來教授、趙春江教授、李晉閩研究員，以及各課題組代表共計70余人出席了啟動會，會議由農業環境與可持續發展研究所梅旭榮所長主持。
中國農業科學院劉旭副院長首先代表對項目的啟動表示熱烈祝賀，對科技部選擇中國農業科學院作為項目首席專家單位表示衷心感謝，并簡要介紹了中國農業科學院近年來在植物工廠領域的研究進展和工作基礎，表示中國農業科學院將以項目啟動為契機，將盡可能提供一切必要條件保障項目的順利實施。
科技部郭志偉副司長認真聽取了項目的總體匯報，充分肯定了項目的總體部署，尤其是項目管理過程中設立咨詢專家委員會的做法，同時對項目提出了殷切希望，指出該項目是科技部第一次將“智能植物工廠”列入863計劃，體現國家對植物工廠高技術研究的重視，希望項目團隊抓住機遇，凝練目標，突出重點，潛心研究，協同攻關，爭取出標志性的重大成果。
項目首席專家楊其長研究員概要介紹了項目背景、總體目標、研究內容、課題設置和具體部署，項目設立的七個課題負責人分別匯報了各自課題的具體內容與實施方案，咨詢專家分別對各課題的執行方案進行了有針對性地的指導，啟動會取得了圓滿成功。
據悉，該項目是國家首次將“智能植物工廠”高技術研究列入863計劃，共設立七個課題，涉及植物工廠的LED節能光源、立體無土栽培、光溫耦合節能環境控制、營養液調控、基于網絡的智能管理以及人工光植物工廠、自然光植物工廠集成示范等方面，全國共有20多個優勢科教單位和企業的160多位專家參與，項目的國撥總經費達4611 萬元。該項目的設立對推動我國植物工廠高技術的發展以及設施園藝產業的科技進步都將會產生重大影響。
生物質氣化技術范文3
關鍵詞：生物質發電；直燃發電；氣化發電；混合燃燒發電；技術趨勢
引言
生物質能是我國“十二五”期間重點發展的新興能源產業之一，按我國提出的2020年非化石能源占能源消費總量15%的目標初步估算，到2020年我國生物質能裝機總量將達3000萬千瓦，沼氣年利用量440億立方米，生物燃料和生物柴油年產量達到1200萬噸。
截止2013年底，中國生物質能并網發電裝機量779萬千瓦，預計2014年底，生物質發電裝機將有望達到1100萬千瓦，上網電量有望達到500億千瓦時[1]。從產業整體狀況分析，生物質發電及生物質燃料目前仍處在政策引導扶持期。
1.生物質發電技術分類
1.1 生物質直燃發電
生物質直接燃燒發電是指把生物質原料送入適合生物質燃燒的特定鍋爐中直接燃燒，產生蒸汽帶動蒸汽輪機及發電機發電，用于發電或者熱電聯產。國內生物質直接燃燒發電的鍋爐主要有兩種：爐排爐、循環流化床鍋爐。采用生物質燃燒設備可以快速度實現各種生物質資源的大規模減量化、無害化、資源化利用，而且成本較低，因而生物質直接燃燒技術具有良好的經濟性和開發潛力。
1.2 生物質氣化發電
生物質氣化發電是指生物質在氣化爐中氣化生成可燃氣體，經過凈化后驅動內燃機或小型燃氣輪機發電。氣化爐對不同種類的生物質原料有較強的適應性。內燃機一般由柴油機或天然氣機改造而成，以適應生物質燃氣熱值較低的要求；燃氣輪機要求容量小，適于燃燒高雜質、低熱值的生物質燃氣。
1.3 生物質混合燃燒發電
生物質混合燃燒發電是指將生物質原料應用于燃煤電廠中，和煤一起作為燃料發電。生物質與煤有兩種混合燃燒方式： 一種是生物質直接與煤混合燃燒，生物質預先與煤混合后再經磨煤機粉碎或生物質與煤分別計量、粉碎。生物質直接與煤混合燃燒要求較高，并非適用于所有燃煤發電廠，而且生物質與煤直接混合燃燒可能會降低原發電廠的效率。第二種是將生物質在氣化爐中氣化產生的燃氣與煤混合燃燒，即在小型燃煤電廠的基礎上增加一套生物質氣化設備，將生物質燃氣直接通到鍋爐中燃燒，這種混合燃燒方式通用性較好，對原燃煤系統影響較小。
2.生物質發電技術比較
生物質與煤混合燃燒發電技術投資少，發電效率決定于原燃煤電站的效率.其中生物質氣化混燒發電對原有電站的影響比直接混燒發電對原有電站的影響小，通用性較強[2]。由于氣化發電技術關鍵設備―小型低熱值燃氣輪機技術尚未成熟，對10 MW以上的生物質發電系統而言，比較有優勢的技術是直接燃燒發電[3]。對10 MW以下的生物質發電系統而言，氣化一余熱發電系統效率遠高于直接燃燒發電系統，具有更大的優勢。另外，生物質直接燃燒發電技術比較成熟，但在小規模發電系統中蒸汽參數難以提高，只有在大規模利用時才具有較好的經濟性，比較適合于10 MW以上的發電系統。生物質混燒發電技術在已有燃煤電站的基礎上將生物質與煤混燒發電，混燒發電對原有電站的影響比直接混燒發電對原有電站的影響小，通用性較強，投資成本是三類技術中最少的，但可能降低原燃煤電站效率。
表2-1 三種生物質發電技術比較表
分類 直燃發電 氣化發電 混合燃燒發電
規模 10MW以上 10MW以下 10MW以上
通用性 強 低 強
熱電連供 可以 可以 不可以
并網獨立性 可以 可以 不可以
投資成本 中 高 低
效率變化 中 高 不確定
3.生物質發電技術趨勢
3.1直燃技術
自2006年以來，我國生物質直燃發電開始進行商業化運行，國產循環流化床燃燒技術已成為生物質直燃發電市場的主導技術。循環流化床內可采用SNCR脫銷，脫硝率可達50%以上。雖然生物質燃料含硫量較低，但實際SO2排放濃度在200mg/m3以上，爐內可以加石灰石脫硫，在脫硫效率達到70%時，即可滿足國家標準的要求。對灰熔點較低的生物質，如油菜稈、棉花桿等，燃燒此類生物質的鍋爐，蒸汽溫度不宜提的過高，除非有很好的防積灰、腐蝕的措施作為保障。此外，生物質水分很高，著火推遲，導致不完全燃燒，爐排上未燃盡的生物質含碳量很高，需要增加爐排長度，提高燃燒效果。
3.2氣化技術
生物質氣化發電中含焦油廢水無害化處理是制約氣化發電的瓶頸，國內外研究結果均提出采用有機溶劑作為燃氣凈化介質，避免二次水污染。循環流化床氣化技術已有較好的基礎，在循環流化床中進行生物質氣化，氣化溫度控制在950～1000度，可以獲得中值熱燃氣，同時徹底解決焦油問題，燃氣凈化后實現燃氣內燃機-蒸汽聯合循環，發電效率可達30%以上，在此基礎上研發加壓（30atm）循環流化床生物質氣化技術，采用燃氣內燃機-蒸汽聯合循環，發電效率可達40%。
雙床氣化技術是采用循環流化床與鼓泡床雙床組合技術技術，將生物質燃料送入鼓泡床內，氣化熱源為循環流化床分離下的高溫灰，流化介質為高溫水蒸氣或氣化氣。循環流化床燃燒氣化室送來的半焦，產生高溫煙氣，煙氣經分離后進入鼓泡床作為氣化室熱源，分離后的高溫煙氣進入余熱鍋爐，加熱蒸汽進行發電。氣化室反應溫度控制在650～850度，產生的燃氣經氣固分離、凈化后送內燃機發電，內燃機尾氣經余熱鍋爐吸熱后產蒸汽送蒸汽輪機發電。燃氣中焦油通過閉式循環水水洗系統，經有機溶劑萃取后回收焦油，廢水采用膜技術處理后達標排放。
4.結論
在各類生物質發電技術中，直燃生物質開發利用已經初步產業化，混燒發電技術的投資經濟性最好，其發電經濟性決定于原電廠的效率，而且會對原電廠有一定的影響。生物質氣化發電技術的發電規模比較靈活，投資較少，適于我國生物質的特點，但是技術還不成熟。從產業整體狀況分析，生物質發電及生物質燃料目前仍處在政策引導扶持期。
參考文獻：
[1]水電水利規劃設計總院和國家可再生能源信息管理中心.2013中國生物質發電建設統計報告[R].北京：國家可再生能源中心，2014.
[2]李利文.生物質能發電模式探討[J].內蒙古科技與經濟，2009（19）：71-75.
生物質氣化技術范文4
關鍵詞 生物質；發電；氣化；秸稈
中圖分類號TM92 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）71-0093-02
秸稈等生物質的處理，是以科技為本，進行高效綜合利用，并形成產業鏈，使秸稈和廣大農村的有機廢棄物真正地變廢為寶 。使農民及其他相關行業終端產品的各級用戶都受益，這樣才能徹底解決秸稈禁燒問題。屆時，天更藍、水更清，環境更優美，實現經濟與環境比翼齊飛，功在千秋，利在當代。該專利可根據桔桿的量設計五百至3.6萬kw/h以上的生物質或垃圾發電廠。
1 6000kW生物質氣化發電與高效綜合利用項目可行性分析報告
目前，國內生物質發電廠大多采用汽輪發電機組，用直燃式爐或流化床爐的共同缺陷是：秸稈在燃燒氣化過程中產生的秸稈炭粉，醋液和焦油被氧化流失，不僅浪費了資源，在經濟上得不償失，而且對環境會造成嚴重污染。
秸稈等生物質的氣化過程，其實是一個熱化學過程。它是以農作物秸稈等再生可燃物質作為原料，以氧氣（空氣），水蒸氣或氫氣等做氣化劑（或稱氣體介質）在高溫條件下通過熱化學反應將秸稈等可燃部分轉化為氣體燃料的過程。氣化時所得的可燃氣體有效成分包括一氧化碳，氫氣、甲烷等。
氣化爐采用固定床型，原料（經斷碎秸稈等）由爐子頂端加入爐膛，原料層及灰渣由下部爐柵支撐。空氣中通過一定量的水蒸氣，所形成的氣化劑由下部的進風口進入，經爐柵均勻分配，與原料層接觸發生氣化反應，反應生成的可燃氣由原料層上方排出，氣化反應后的殘渣由下部的灰盤排出。
該技術由盛唐科技自主研發，并已獲得多項國家發明專利。秸稈等生物質在氣化(炭化)過程中能同時得到可燃氣體(發電)、生物質炭、醋液、焦油及熱水，一座6 000kW秸稈和稻殼高效綜合利用發電廠，日消耗秸稈和生物質等原料240t，每天生產出的產品：電力160 800kW/h，生物質炭84t，用作固體燃料和保溫材料等，是制作生物質成型燃料的最佳原料，燃燒時無污染，也是典型的清潔可再生能源；生物質醋液60t，生物質焦油11.04t， 80℃以上的熱水2 880t。生物質炭熱值5 500大卡左右，生物質醋液可制作有機肥和有機農藥，還具有明顯的殺菌、消毒、除臭和抗禽流感等作用；生物質焦油用作粘合劑和防腐劑和燃料；熱水直接作生活用水或供暖。建生物質發電廠可以根據各地的生物質原料供應量來選擇建廠的規模。
一噸秸稈和生物質生產出的五種產品的經濟價值達到1 200多元，其中電力670kW/h，每千瓦時0.75元，價值502.5元；生物質炭350kg，每噸1 000元，價值350元；生物質醋液270kg，每噸1 000元，價值270元；生物質焦油46kg，每噸2 800元，價值128.8元；80℃的熱水10t，每噸15元，價值150元。
2 目的和意義
秸稈進氣化爐燃燒，對氣化劑進行適量的控制。秸稈在氣化爐中（固定床），在高溫條件下通過熱化學反應。秸稈可燃部分轉化為氣體燃料。供燃氣發電機組發電。由于氣化劑量的控制得當，使秸稈在氣化過程中并不完全燃燒，在高溫缺氧條件下而被碳化。所得碳粉（或棒、球）在35%左右。碳粉可作無污染的清潔燃料。因它含植物生長必須的氮、磷、鉀等多種元素。因此可來制成有機復合肥料，可提高土壤的肥力和透氣性，增加土壤的含水分。炭還可以作為工業用保溫材料。生物質在熱解氣化過程中產生可燃氣體，有一部分揮發性有機物質，經冷凝器冷卻，以液體形態流出冷卻塔后的液體呈酸性物質，也稱醋液，及電捕焦塔捕獲的焦油兩種產品。生物質醋液是含酸類，脂類、醛類、酚類等百余種有機化學成分。酸性液體可以作為消毒劑、除臭劑或做成防蟲農藥助劑或直接做成農藥。作有機蔬菜、水果等農作物的肥料，對作物生長過程中亦有非常良好的促進作用。
生物質焦油可精制成芳香原料、防腐劑和粘合劑。對氣化爐及發電機組用的冷卻水及發動機廢氣進行余熱加工，可對居民，機關學校醫院等，供應熱水和供暖氣。
3 本項目的特點
目前由于農村中大量的農作物秸稈等生物質被廢棄在農田中。因焚燒及腐爛而造成環境的嚴重污染。
目前，絕大部分地區的地表水源已經不能供人畜飲用。危害人民群眾的身體健康。另一方面，浪費了寶貴的再生能源，在全世界面臨能源危機及生態環境日益嚴重惡化的情況下，開發利用可再生能源，變廢為寶，其經濟效益和社會效益都有著重要意義。
本項目的特點是將本人的發明專利“城市生活垃圾焚燒氣化發電裝置”專利號ZL200710025471.8節能燃氣發生爐專利號ZL2006620125377.0多功能節能燃氣發生爐專利號ZL200620125378.5綜合了上述部分專利技術，設計制造出新一代氣（碳）化爐及燃氣發電系統因而產生較高的經濟效益。
4 生物質發電及綜合利用技術的創新點、特征、投資與收益分析
4.1技術的創新點與特征
本技術的創新點主要有以下幾個方面：
1）利用的總體思路不僅考慮到農林生物質的無公害化利用，而且更重視把生物質作為一種資源進行固、液、氣三相的綜合利用，因而綜合效益高，真正做到無公害化、資源化；
2）一種能有效控制給氧量的結構科學、合理的農林生物質氣化（炭化）爐；
3）一種能有效收集生物質炭粉的裝置；
4）一種能有效分離、收集生物質醋液的凈化和冷凝裝置；
5）一種能有效分離、收集生物質焦油的凈化和冷凝裝置；
6）一種能有效利用余熱生產熱水的裝置；
生物質氣化技術范文5
隨著社會工業化速度的不斷加速，能源的競爭愈來愈激烈。生物質能源作為一種可再生的清潔能源被廣泛認可，生物氣化技術就是利用生物質能的一種有效手段，對經濟的發展和環境的保護都起到積極作用。但是，生物氣化技術是一種熱化學處理技術，其工作過程十分復雜，包含著大量的不確定因素，這就需要運用生物質氣化爐的智能控制系統來達到預期的控制效果。新形勢下，積極運用模糊神經網絡對生物質氣化爐進行智能控制，是實現可靠控制效果的重要舉措。
【關鍵詞】模糊神經網絡 生物質氣化爐 智能控制
生物質氣化過程是一項復雜化學反應過程，具有非線性、不穩定性、負荷干擾等特性，只有實行智能控制才能受到良好的控制效果。模糊神經網絡作為智能研究比較活躍的領域，有效融合了神經網絡和模糊理論的優點，能夠有效的解決生物質氣化過程中的非線性、模糊性等問題，既保證控制的精確度，又能進行快速地升降溫。本文通過對模糊神經網絡的內涵特征進行全面分析，闡述了基于模糊神經網絡的生物質氣化爐的智能控制，并通過仿真實驗進行反復驗證。
1 模糊神經網絡的內涵功能
簡而言之模糊神經網絡就是具有模糊權值和輸入信號的神經網絡。模糊神經網絡是自動化控制領域內一門新興技術，其本質上是將常規的神經網絡輸入模糊信號，因而模糊神經網絡具備了模糊系統和神經網絡的優勢，集邏輯推理、語言計算等能力于一身，具有學習、聯想、模糊信息處理等功能。模糊神經網絡是智能控制和自動化不斷發展的產物，在充分利用神經網絡的并行處理能力的基礎上，大大提高了模糊系統的推理能力。
模糊神經網絡是科技發展的產物，有效吸收了神經網絡系統和模糊系統的優點，在智能控制和自動化發展等方面有著重要的作用，能夠有效地處理非線性、模糊性等諸多問題，在處理智能信息方面能夠發揮巨大潛力。模糊神經網絡形式多種多樣，主要包括邏輯模糊神經網絡、算術模糊神經網絡、混合模糊神經網絡等多種類型，被廣泛的運用于模糊回歸、模糊控制器、模糊譜系分析、通用逼近器等方面的研究中，隨著智能控制和自動化領域的不斷發展，模糊神經網絡廣泛應用于智能控制領域。
2 基于模糊神經網絡的生物質氣化爐的智能控制系統
2.1 溫度智能控制系統
生物質熱值、給料理以及一次風量等因素變化能夠影響到生物質氣化爐的爐溫，但是最重要的影響因素是在氣化爐工作過程中物料物理和化學反應的放熱和吸熱。由于生物質氣化工作過程中的生物質熱值的變化范圍較小，在實際運行中很難測量與控制，有時可以忽略不計，同時，該工作過程中存在非線性和大滯后等問題，采用傳統的數學模型達不到預期測量效果，因此需要利用模糊神經網絡設計氣化爐爐溫控制系統，不斷的提高溫度的控制效果。模糊神經網絡首先根據當前溫度以及設定溫度設，主控制器對最優的生物質物料添加量進行預測，然后由副控制根據該添加量，全面跟蹤控制送料速度，從而能夠進行精確上料和控制爐溫。模糊神經網絡系統十分龐大復，其中包含了大量錯綜復雜的神經元，蘊含對非線性的可微分函數訓練權值的基本理念。模糊神經網絡具有正向傳遞和反向傳播兩個不同的功能，在信息的正向傳遞中，采用逐步運算的方式對輸入的數據信息進行處理，信息依次進入輸入層、隱含層最終到達輸出層。假如在輸出層獲得的輸出信息沒達到預期效果時，就會在計算輸出層的偏差變化值后通過網絡將偏差信號按原路反向傳回，與此同時各層神經元的權值也會隨之進行改變，直到符合預期的控制效果。
2.2 含氧量智能控制系統
在生物質氣化工作過程中，可燃氣體的含氧量是衡量其生產質量的重要依據，能夠嚴重影響氣化產物的安全使用，因此，通過模糊神經網絡實現生物質氣化爐含氧量的智能控制十分重要。其含氧量智能控制系統的目的是為了合理控制可燃氣體的含氧量，從而穩定氣化爐的溫度。但是，一次風進風量是影響可燃氣體的含氧量的重要因素，所以可以把控制一次風量作為主要調節手段，有效地解決含氧量控制和爐溫控制之間的矛盾，在控制爐溫的前提條件下，最大程度地降低可燃氣體含氧量，進而有效控制氣化產物含氧量的。生物質氣化爐含氧量的智能控制系統是嚴格運用模糊神經網絡控制原理，主控制器采用溫度模糊免疫 PID控制，根據爐內含氧量和溫度的偏差進行推算，查找出鼓風機轉速的最優狀態，副控制則以此為根據，全面跟隨與控制鼓風機的速度，確保鼓風機轉速。生物質氣化爐工作過程中的不同階段和部件具有不同的控制要求，模糊神經網絡就要充分發揮被控對象的優良性能，根據不同的控制要求，合理運用模糊神經網絡控制原理對 PID參數模型中的數據信息進行在線修改，從而達到預期的控制效果。
3 基于模糊神經網絡的生物質氣化爐智能控制系統的仿真實驗
為了驗證運用模糊神經網絡進行生物質氣化爐的智能控制的真實效果，對生物質氣化爐的溫度智能控制系統進行仿真實驗，并進行詳細地分析。為了保證生物質氣化爐能夠在條件大體一致的狀態下進行運行狀況，仿真實驗可以采用組合預測算法。首先要到某廠氣化爐現場采集2000組干燥層溫度數據，并且從中選取連續1500組作為仿真實驗樣本數據，然后對剩余500組實驗樣本數據進行研究，通過兩組數據的分析建立預測模型。然后采用模糊神經網絡對生物質氣化爐的溫度控制系統進行三次模擬化實驗，三種不同情況下的仿真試驗結果為：在無外界任何干擾的情況下，模糊神經網絡控制無論在超調量還是其他方面，都比單純的模糊控制效果好；在生物質給料量擾動的情況下，模糊神經網絡控制要比單純的模糊控制所受的影響要小很多；在發生一次風量攪動的情況下，模糊神經網絡控制仍受到極小的影響。從三種不同情況下的仿真試驗中可以看出基于模糊神經網絡的生物質氣化爐的爐溫智能控制系統效果較好，具有極強的抗干擾性，能夠有效地預測氣化爐溫度實時值，把平均誤差控制在很小范圍內，并且智能控制系統能實時跟蹤實際溫度的變化，根據實際溫度的變化做出相應的變化，從而能夠有效地控制氣化爐溫度和可燃氣體含氧量。
4 結束語
總之，基于模糊神經網絡的生物質氣化爐的智能控制系統具有較好的控制效果，有效的解決了生物質氣化過程中的一系列問題，能夠十分精確地控制生物質氣化爐的爐溫及可燃氣體的含氧量，對于保證社會經濟的穩定發展以及生態環境的改善發揮了重要作用。
參考文獻
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生物質氣化技術范文6
生物質能的分類及其發展
生物質包括植物光合作用直接或間接轉化產生的所有產物，從這個概念出發，生物質能就是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而貯存在生物質內部的能量。生物質主要有4類：農作物秸稈及其他殘余物、林產品和木材加工殘余物、動物糞便、能源植物。但是，從作為可以產生能源的資源角度看，城市和工業有機廢棄物和有機廢水也是生物質能資源。
生物質能具有可再生性、低污染性、廣泛分布性等特點。根據技術手段可分為直接燃燒技術、熱化學轉換技術、生物轉換技術、液化技術和有機垃圾處理技術等。依據這些技術手段，生物質能可分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。
直接燃燒和發電
直接燃燒發電的過程是：生物質與過量空氣在鍋爐中燃燒后，得到的熱煙氣和鍋爐的熱交換部件換熱，產生出的高溫高壓蒸氣在蒸汽輪機中膨脹做功發電。
直接燃燒是使用最廣泛的生物質能源轉化方式，技術成熟。在發達國家，生物質直接燃燒發電站可再生能源發電量的70％。與燃煤發電相比，生物質直接燃燒發電的規模較小，鍋爐負荷大多在20兆瓦～50兆瓦，系統發電效率大多為20％～30％。目前，美國生物質發電裝機容量已達10500兆瓦，70％為生物質一煤混合燃燒工藝，單機容量10兆瓦～30兆瓦，發電成本3～6美分／千瓦時，預計到2015年，裝機容量將達16300兆瓦。
國外生物質直接燃燒發電技術已基本成熟，進入推廣應用階段。該技術規模效率較高，單位投資也較合理，但它要求生物質資源集中，數量巨大，如果考慮生物質大規模收集或運輸的支出，則成本較高，比較適合現代化大農場或大型加工廠的廢物處理等，不適合生物質較分散的發展中國家。我國目前農業現代化程度較低，生物質分布分散，采用大規模直接燃燒發電技術有一定困難。
生物質氣化及發電
生物質氣化的基本原理是在不完全燃燒條件下，將生物質原料加熱，使較高分子量的有機化合物裂解為低分子量的CO、CH4等可燃氣體。轉化過程的氣化劑有空氣、氧氣、水蒸氣等，但以空氣為主。氣化原料是農作物秸稈或林產加工廢棄物。生物質氣化產出氣的熱值根據氣化劑的不同存在很大差異，當以空氣為氣化劑時，產出氣的熱值在4200千焦／立方米～5300千焦／立方米之間，該氣體可以作為農村居民的生活能源，也可以通過內燃機發電機組發電。
生物質氣化發電技術在國際上已受到廣泛重視。國外小型固定床生物質氣化發電已商業化，容量為60千瓦～240千瓦，氣化效率70％，發電效率為20％，以印度農村地區的應用比較成功。發達國家如奧地利、丹麥、芬蘭、法國、挪威、瑞典和美國等，比較關注的是生物質氣化聯合循環發電技術(BIGCC)。該技術的系統效率可達40％，有可能成為生物質能轉化的主導技術之一。這一技術存在的問題是單位投資額非常高，并且技術穩定性不夠。
我國有著良好的生物質氣化發電基礎，在上世紀60年代就開發了60千瓦的谷殼氣化發電系統。目前已開發出多種固定床和流化床小型氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝等為原料，生產燃料氣，主要用于村鎮級集中供氣。
生物質致密(壓縮)成型燃料技術
將生物質粉碎至一定的粒度，不添加粘接劑，在高壓條件下，可以得到具有一定形狀的固體燃料。成型燃料可再進一步炭化制成木炭。根據擠壓過程是否加熱，生物質致密(壓縮)成型燃料有加熱成型和常溫成型兩種；根據最后成型的燃料形狀可以分為棒狀燃料、顆粒燃料和塊狀燃料三種。生物質致密(壓縮)成型技術解決了生物質能形狀各異、堆積密度小且較松散、運輸和貯存使用不方便的缺點，提高了使用效率。
成型燃料在國外很受重視，開始研究時的著眼點以代替化石能源為目標。上世紀90年代，歐洲、美洲、亞洲的一些國家在生活領域大量應用生物質致密成型燃料。后來，以丹麥為首開展了規?；玫难芯抗ぷ鳌５溨哪茉赐顿Y公司BWE率先研制成功了第一座生物質致密成型燃料發電廠。隨后，瑞典、德國、奧地利先后開展了利用生物質致密成型燃料發電和作為鍋爐燃料等的研究。美國也已經在25個州興建了樹皮成型燃料加工廠，每天生產的燃料超過300噸。但生物質成型燃料仍以歐洲的一些國家如丹麥、瑞典、奧地利發展最快。
我國生物質成型燃料技術基礎好，設備水平與世界先進水平差別不很大，不足的是我國成型燃料的應用水平還不高。
沼氣技術
有機物在厭氧及其他適宜條件下，經過微生物分解代謝，產生以甲烷為主要氣體的混合氣體，即沼氣。一般沼氣中甲烷含量為50％～70％，每立方米沼氣的熱值為17900千焦～25100千焦。生產沼氣的原料可以是高濃度的有機廢水，也可以是畜禽糞便、有機垃圾和農作物秸稈等。
在發達國家，主要發展厭氧技術處理畜禽糞便和高濃度有機廢水。目前，日本、丹麥、荷蘭、德國、法國等發達國家均普遍采取厭氧法處理畜禽糞便。美國、英國、意大利等發達國家的沼氣技術主要用于處理垃圾。美國紐約斯塔藤垃圾處理站投資2000萬美元，采用濕法處理垃圾，日產26萬立方米沼氣，用于發電、回收肥料，效益可觀，預計10年可收回全部投資。英國以垃圾為原料實現沼氣發電18兆瓦，今后10年內還將投資1.5億英鎊，建造更多的垃圾沼氣發電廠。
在發展中國家，沼氣池技術主要使用農作物秸稈和畜禽糞便生產沼氣作為生活炊事燃料，如印度和中國的家用沼氣池。同時，印度、菲律賓、泰國等發展中國家也建設了大中型沼氣工程和處理禽畜糞便的應用示范工程。我國是利用生物質生產沼氣最多的國家。
燃料乙醇
生物質可以通過生物轉化的方法生產乙醇。目前在生物能源產品產業規模方面，發展最快的就是燃料乙醇。生產燃料的乙醇主要有甘蔗乙醇、玉米乙醇和木薯乙醇三種，燃料乙醇的消耗量已超過世界乙醇產量的60％以上。
巴西是世界上最早利用甘蔗生產燃料乙醇的國家。以甘蔗為原料，工藝相對簡單，既節能又節省投資，生產成本較低。目前，巴西有520多家燃料乙醇生產廠，年產燃料乙醇1200萬噸，有1550萬輛汽車以乙醇汽油作為燃料。
美國從上世紀70年代末開始用玉米生產燃料乙醇，到2005
年產量已經超過1200萬噸。盡管目前乙醇的生產成本較高，但在美國，玉米燃料乙醇已成為一種成熟的石油替代品。
我國從2002年開始用陳化糧生產燃料乙醇，生產規模達102萬噸，主要以玉米和小麥為原料。其背景是在1996年～1999年連續4年糧食總產量穩定5億噸左右，糧食供過于求，糧食階段性過剩并出現大量積壓的情況下提出的。實踐證明，糧食燃料乙醇生產技術成熟、工藝完善，是目前比較現實的石油替代燃料。
但面對我國人多地少的實際，大規模推廣應用糧食燃料乙醇顯然存在著原料供應的瓶頸問題，長遠來說必須開發非糧食為原料的乙醇燃料?！笆濉逼陂g，國家開展了非糧食能源作物――甜高粱培育等關鍵技術的研究與開發，包括利用甜高粱莖稈汁液和纖維素廢棄物等生物質制取乙醇的技術工藝。對第一種技術工藝，我國初步具備了規模化開發的基礎，但纖維素廢棄物制取乙醇燃料技術還存在技術不成熟、諸多關鍵技術尚未解決等問題。
生物柴油
生物柴油是利用動植物油脂生產的一種脂肪酸甲(乙)酯。制造柴油的原料很多，既可以是各種廢棄的動植物，也可以是含油量比較高的油料植物。實踐證明，生物柴油不僅具有良好的燃燒性能，還有良好的理化特性和動力特性。
國外通常采用大豆和油菜籽生產生物柴油，但成本稍高。為降低成本，一些國家開始用廢棄食用油和專門的木本油料植物生產生物柴油。目前，生物柴油在歐盟已經大量使用，進入商業化發展階段。2004年歐盟生物柴油產量為224萬噸，并計劃到2010年達到800萬噸～1000萬噸。
我國人多地少，發展生物柴油只能靠非食用油料資源。因此，我國目前生產生物柴油的原料主要是餐飲廢油、工業廢油、某些植物油和菜籽油、棉籽油的下腳料等。利用這些原料既回收利用了資源，又解決了環境污染問題。我國生物柴油的生產起步晚，但發展較快。目前已有30多家生物柴油生產廠。
除了上述生物質能利用技術外，還有生物制氫技術、熱裂解技術等，基本處于研究階段。
我國發展生物質能的必要性
開發生物質能具有能源與環境雙重效益，有可能成為未來可持續發展能源系統的主要能源之一。因此，許多國家都高度重視生物質能源開發，并制定了相應的開發研究計劃，如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農場和巴西的乙醇能源發展計劃等。聯合國開發計劃署(UNDP)、歐盟和美國(DOE)的可再生能源開發計劃中也都把生物質能列為重點發展方向。
目前，生物質能是僅次于煤炭、石油和天然氣的世界第四大能源。據估算，地球陸地每年生產1000億噸～1250億噸干生物質；海洋年生產500億噸干生物質。生物質能源的年生產量遠遠超過全世界總能源需求量，相當于目前世界總能耗的10倍。
我國的生物質資源也相當豐富。目前我國生物質能年獲得量達到3.14億噸標準煤，到2050年資源潛力可達到9.04億噸標煤且潛力巨大。
根據發達國家的經驗可知，現今正是我國實現工業化的關鍵時期。大部分發達國家在此期間(此時人均GDP在3000美元左右)都經歷了人均能源、資源消費量快速增長和能源、資源結構快速變化的過程。這對能源安全等問題提出了更高的要求。據預測，2020年中國一次能源的需求為25億噸～33億噸標準煤，最少將是2000年的2倍；2050年的一次能源需求估計將在50億噸標準煤左右。根據我國現在的能源需求增長趨勢推算，到2020年，我國僅石油的缺口就將達1.3億噸～1.5億噸。能源供應不足問題已成為我國經濟社會發展的主要矛盾之一。因此，要從根本上解決我國能源供應不足的問題，必須實施多元化能源發展戰略，積極開發生物質能源是出路之一。
從保護環境角度看，我國SO2，排放量已居世界第一位，CO2排放量僅次于美國居第二位。2006年，SO2排放量達2550萬噸，其中約85％是燃煤排放的。酸雨面積已超過國土面積的1／3。SO2和酸雨造成的經濟損失約占GDP的2％。生物質能屬于清潔能源，生物質中有害物質(硫和灰分等)的含量僅為中質煙煤的1／10左右。同時，生物質二氧化碳的排放和吸收構成自然界碳循環，其能源利用可實現二氧化碳零排放，擴大生物質能利用是減排CO2,最重要的途徑。
另外，生物質一直是我國農村的主要能源之一。因地制宜開展生物質能利用技術及產品的研究、推廣和使用，可以把農民從煙熏火燎中徹底解放出來，既節約資源，又可以改善農民的居住環境，減少水土流失，提高其生活水平。
我國發展生物質能存在的問題
