生物質(zhì)水熱技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展獲獎科研報告

生物質(zhì)水熱技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展獲獎科研報告摘

要：生物質(zhì)技術(shù)依靠的是物質(zhì)氣化，而且物質(zhì)氣化的用途非常廣泛，原料的種類比較多，有良好的適應(yīng)性。要對生物質(zhì)水熱技術(shù)有效開發(fā)利用，物質(zhì)氣化是有效的途徑。其可以替代化石能源，不僅能源節(jié)約，還可以減少排放，對可持續(xù)發(fā)展起到一定的促進作用。本論文著重于研究生物質(zhì)水熱技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與建議。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；氣化；水熱技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；建議

一、生物質(zhì)水熱技術(shù)的研究現(xiàn)狀

（一）利用生物質(zhì)氣化技術(shù)來實現(xiàn)熱水的目的

1.氣化爐是生物質(zhì)氣化后實現(xiàn)熱水目的的一種方法，氣化爐有多種類型，每個類型的氣化爐都有自身的優(yōu)點和缺點。其中，上吸式的氣化爐有比較高的熱效率，燃氣中很少帶灰，對于各種形狀和各種規(guī)格的原料都有良好的適應(yīng)性。這種氣化爐結(jié)構(gòu)比較簡單，比較容易放大。但是，這種氣化爐也存在缺點，純度不高，生產(chǎn)強度也不是不是很高。上吸式的氣化爐的燃氣中所含有的焦油量比較低，設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，便于加料，而且可以連續(xù)加料。但是，這種氣化爐使用的原料中含水量比較高，燃氣中含有很多的灰，對于爐排材料有比較高的要求。這種氣化爐的生產(chǎn)強度不高，也不容易放大，整體而言這種氣化爐在生物質(zhì)水熱方面也可以適用。氣流床對于碳有很高的轉(zhuǎn)化率，燃氣中焦油含量非常少，甚至沒有焦油，非常容易放大。但是，這種氣化爐的排渣溫度很高，燃氣出口的溫度也非常高，冷氣效率不夠高。這就對生物質(zhì)的粒度要求很高，必須低于100微米，還對原料有較高的預(yù)處理要求，所以相對其它兩種氣化爐而言起來使用氣流床來到達水熱的目的會耗費更多的生物質(zhì)。另外，氣流床的燒嘴很容易被燒壞，要予以維護有較高的難度。對于氣流床的建設(shè)需要投入大量難度資金，其運行的成本也非常高。

2.由于各種氣化爐都有各自的優(yōu)缺點，要使得燃氣熱值提高，生物質(zhì)水熱技術(shù)成熟，燃氣中所含有的焦油含量降低，就需要氣化爐的氣化效率提高，原料有良好的適應(yīng)性。要使得氣化爐的燃氣熱值提高，特定的可燃氣體含量也有所提高，就需要優(yōu)化生物質(zhì)氣化爐技術(shù)。但是，在生物質(zhì)水熱技術(shù)優(yōu)化的時候需要投入大量的資金，同時能源消耗量大，甚至很有可能遭遇技術(shù)瓶頸，在短時間內(nèi)很難全面推廣。所以，氣流床依然是普遍應(yīng)用的氣化爐，適用于生物質(zhì)水熱，并且其在運行的過程中采用空氣氣化技術(shù)，生物質(zhì)中的含灰量比較低，有較高的熱值。

3.如果采用非木質(zhì)生物質(zhì)，種植業(yè)的副產(chǎn)品諸如秸稈、中藥渣等等以及農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)的副產(chǎn)品來作為發(fā)展生物質(zhì)水熱技術(shù)的資源，會由于含灰量比較高，熱值相對比較低，且密度小，含有很高的水分量，加之其中的成分復(fù)雜等原因阻礙這項技術(shù)的發(fā)展，所以，非木質(zhì)生物質(zhì)燃料的品質(zhì)是非常低的。燃料的高灰分會使得流化床中的顆粒產(chǎn)生團聚的現(xiàn)象。在使用低品質(zhì)的生物質(zhì)燃料的時候，需要經(jīng)過技術(shù)處理之后才能合理利用，將燃料進行烘干處理，經(jīng)過粉碎之后成型，或者用烘焙的方法處理，使得燃料的品質(zhì)得以提升后用于水熱技術(shù)是最好不過了。要想可持續(xù)的研究生物質(zhì)水熱技術(shù)，就要將生物質(zhì)充分利用起來，對氣化爐合理設(shè)計，對燃料特性有良好的適應(yīng)性。

（二）生物質(zhì)水熱技術(shù)前提：凈化生物質(zhì)燃氣

燃氣凈化中采用粗燃氣水洗的方法，可以將原料中的焦油有效脫除，而且脫除效率比較高，可以達到50%至70%。在對粗燃氣水洗的過程中，較為常用的方法是在噴淋塔中進行，粗燃氣接觸到水之后，接觸的方式是并流的形式或者逆流的形式，從而獲得凈化的效果。對于洗滌水循環(huán)再利用，但是需要定期更換，或者根據(jù)需要補充。采用這種方式可以起到良好的凈化作用，但是會導(dǎo)致粗燃氣的顯熱損失，而且焦油組分從原有的氣相向液相轉(zhuǎn)移，對水體造成污染的同時，還會導(dǎo)致焦油化合物中的能量損失，用這種方法來凈化生物質(zhì)氣體，會造成資源的浪費。

二、生物質(zhì)氣化水熱技術(shù)的發(fā)展建議

（一）燃氣水熱技術(shù)

對生物質(zhì)的氣化處理之后可以用于燃燒熱水，但是只是熱水的話需要使用低熱值燃氣，燃燒溫度比較低就可以完成熱水的目的。在生物質(zhì)燃氣中有很多的雜質(zhì)，需要特別注意的是，其中含有有堿金屬，有腐蝕作用。生物質(zhì)比較分散，要應(yīng)用生物質(zhì)氣化技術(shù)熱水，通常不會耗費很大的生物質(zhì)燃氣，這就意味著在生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用中，只需要滿足簡單的水熱目的即可，就要根據(jù)原料所具備的特性來制造燃氣，這項工作在生物質(zhì)水熱技術(shù)中也十分重要。

（二）利用燃氣蒸汽循環(huán)聯(lián)合發(fā)電技術(shù)來熱水

上文提到生物質(zhì)燃氣熱值較高，單純的只為熱水可能會造成一定的浪費，但是它節(jié)省時間的優(yōu)點也是毋庸置疑的。如果利用燃氣蒸汽循環(huán)聯(lián)合發(fā)電技術(shù)來熱水，先將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為熱能，然后在轉(zhuǎn)化為我經(jīng)常使用的電能，使用電熱水器來對水進行加熱毫無疑問會解決浪費的問題，并且在用電方面人們也比較熟悉。蒸汽循環(huán)聯(lián)合技術(shù)的應(yīng)用是關(guān)鍵，無論是哪一種燃氣機，在發(fā)電的過程中會有尾氣排放出來，而且溫度比較高，介于500℃至600℃之間。對于這些能量合理利用，就需要采用技術(shù)措施回收能量。所以，對于燃氣發(fā)電設(shè)備需要安裝余熱回收裝置，使得設(shè)備的利用效率提高。在生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中，發(fā)電過程中會產(chǎn)生尾氣，對于這些余熱充分利用的同時，還需要認識到生物質(zhì)氣化爐出口的燃氣溫度也是相當(dāng)高的，可以達到700℃至800℃，有必要將氣化顯熱結(jié)合到燃氣發(fā)電設(shè)備的余熱當(dāng)中，將蒸汽充分利用起來循環(huán)發(fā)電，應(yīng)用氣化發(fā)電工藝，這就是燃氣蒸汽循環(huán)聯(lián)合發(fā)電技術(shù)，然后再將這些電能再用于熱水，也是水物質(zhì)水熱技術(shù)延伸的一條途徑，能夠獲得較高的經(jīng)濟效應(yīng)。

結(jié)束語：

通過上面的研究