《生物質(zhì)氣化技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展分析研究生物技術(shù)專業(yè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《生物質(zhì)氣化技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展分析研究生物技術(shù)專業(yè)（16頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、生物質(zhì)氣化技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展 摘要：介紹了生物質(zhì)氣化的基本原理及有關(guān)氣化工藝，闡述了常見(jiàn)的生物質(zhì)氣化反應(yīng)器（氣化爐）工作原理及其優(yōu)缺點(diǎn)，解釋了氣化劑、原料粒徑、溫度、壓力等操作條件對(duì)生物質(zhì)氣化的影響，最后討論了目前生物質(zhì)氣化技術(shù)存在的問(wèn)題并進(jìn)行展望。 亟待解決的問(wèn)題. 關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；氣化；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)；流化床；雙流化床 生物質(zhì)是指通過(guò)光合作用而形成的各種有機(jī)體，包括所有的動(dòng)植物和微生物。生物質(zhì)能是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式儲(chǔ)存在生物質(zhì)中的能量形式，以生物質(zhì)為載體的能量。化石燃料的使用帶來(lái)了一系列的環(huán)境、社會(huì)和政治問(wèn)題，而生物質(zhì)能具有清潔性、充足性、可再循環(huán)、易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸、便于轉(zhuǎn)換

2、等優(yōu)點(diǎn)，因此被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新能源之一。生物質(zhì)氣化是生物質(zhì)能化學(xué)轉(zhuǎn)化利用的重要方面。 1 生物質(zhì)氣化技術(shù) 1.1 生物質(zhì)氣化簡(jiǎn)介 生物質(zhì)氣化是指固態(tài)生物質(zhì)原料在高溫下部分氧化的轉(zhuǎn)化過(guò)程。該過(guò)程直接向生物質(zhì)通氣化劑，生物質(zhì)在缺氧的條件下轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿涌扇細(xì)怏w。所用氣化劑不同，得到的氣體燃料也不同。目前應(yīng)用最廣的是用空氣作為氣化劑，產(chǎn)生的氣體主要作為燃料，用于鍋爐、民用爐灶、發(fā)電等場(chǎng)合。通過(guò)生物質(zhì)氣化可以得到合成氣，可進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)榧状蓟蛱釤挼玫綒錃狻? 生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)最早出現(xiàn)于18世紀(jì)末期，首次商業(yè)化應(yīng)用可以追溯到1833年，當(dāng)時(shí)以木炭作為原料，經(jīng)過(guò)氣化器生產(chǎn)可燃?xì)猓?qū)動(dòng)內(nèi)

3、燃機(jī)。第二次世界大戰(zhàn)期間，生物質(zhì)氣化技術(shù)達(dá)到頂峰。20世紀(jì)70年代世界能源危機(jī)后，發(fā)達(dá)國(guó)家為減少環(huán)境污染，提高能源利用效率，解決礦物能源短缺提供新的替代技術(shù)，又重新開(kāi)始重視開(kāi)發(fā)生物質(zhì)氣化技術(shù)和相應(yīng)的裝置。人們發(fā)現(xiàn)，氣化技術(shù)非常適用于生物質(zhì)原料的轉(zhuǎn)化。生物質(zhì)氣化反應(yīng)溫度低，可避免生物質(zhì)燃料燃燒過(guò)程中發(fā)生灰的結(jié)渣、團(tuán)聚等運(yùn)行難題。在1992年召開(kāi)的世界第15次能源大會(huì)上，確定生物質(zhì)氣化利用作為優(yōu)先開(kāi)發(fā)的新能源技術(shù)之一。 1.2 生物質(zhì)氣化過(guò)程 隨著氣化裝置類型、工藝流程、反應(yīng)條件、氣化劑種類、原料性質(zhì)等條件的不同，生物質(zhì)氣化反應(yīng)過(guò)程也不相同，但是這些過(guò)程的基本反應(yīng)包括固體燃料的干燥、熱解反應(yīng)

4、、還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)四個(gè)過(guò)程。生物質(zhì)原料進(jìn)入氣化器后，首先被干燥。在被加熱到100℃以上時(shí)，原料中的水分首先蒸發(fā)，產(chǎn)物為干原料和水蒸氣。溫度升高到300℃以上時(shí)開(kāi)始發(fā)生熱解反應(yīng)。熱解是高分子有機(jī)物在高溫下吸熱所發(fā)生的不可逆裂解反應(yīng)。大分子碳?xì)浠衔镂龀錾镔|(zhì)中的揮發(fā)物，只剩下殘余的木炭。熱解反應(yīng)析出揮發(fā)分主要包括水蒸氣、H2、CO、CH4、焦油及其他碳?xì)浠衔铩峤獾氖Ｓ辔锬咎颗c被引入的空氣發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)釋放大量的熱以支持生物質(zhì)干燥、熱解及后續(xù)的還原反應(yīng)進(jìn)行，氧化反應(yīng)速率較快，溫度可達(dá)1000～1200℃，其他揮發(fā)分參與反應(yīng)后進(jìn)一步降解。沒(méi)有氧氣存在，氧化層中的燃燒產(chǎn)物及水蒸氣與還原層中木炭發(fā)

5、生還原反應(yīng)，生成氫氣和一氧化碳等。這些氣體和揮發(fā)分組成了可燃?xì)怏w，完成了固體生物質(zhì)向氣體燃料的轉(zhuǎn)化過(guò)程。還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度將會(huì)降低到700～900℃。 各過(guò)程涉及的主要化學(xué)反應(yīng)如下： C+O2→CO2 2C+CO2→2CO C+H2O→CO+H2 CO+H2O→CO2+H2 C+2H2→CH4 1.3 生物質(zhì)氣化的分類 生物質(zhì)氣化技術(shù)的分類有很多，可以從不同的角度對(duì)其進(jìn)行分類。根據(jù)燃?xì)馍a(chǎn)機(jī)理可分為熱解氣化和反應(yīng)性氣化。根據(jù)氣化劑的不同，可分為干餾氣化、空氣氣化、水蒸氣氣化、氧氣氣化、氫氣氣化（如圖1所示）；根據(jù)采用的氣化反應(yīng)設(shè)備的不同又可分為固定床氣化、流化床氣化和氣

6、流床氣化。在氣化過(guò)程中使用不同的氣化劑、采取不同過(guò)程運(yùn)行條件；可以得到三種不同熱值的氣化產(chǎn)品氣（燃?xì)猓旱蜔嶂等細(xì)猓細(xì)鉄嶂档陀?.3MJ/m3（使用空氣和蒸汽/空氣）；中等熱值燃?xì)猓細(xì)鉄嶂翟?6.7～33.4MJ/m3（使用氧氣和蒸汽）；高熱值燃?xì)猓細(xì)鉄嶂蹈哂?3.4MJ/m3（使用氫氣）。 圖1 生物質(zhì)氣化技術(shù)的分類 2 生物質(zhì)氣化設(shè)備 生物質(zhì)氣化反應(yīng)發(fā)生在氣化爐中，氣化爐是氣化反應(yīng)的主要設(shè)備。生物質(zhì)在氣化爐中完成了氣化反應(yīng)過(guò)程并轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃?xì)?。目前，?guó)內(nèi)外正研究和開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)氣化設(shè)備按原理分主要有固定床氣化爐、流化床氣化爐和攜帶床氣化爐；按加熱方式分為直接加熱和間接加熱

7、兩類；按氣流方向分為上吸式、下吸式和橫吸式三種（見(jiàn)圖2）。 圖2 生物質(zhì)氣化爐的分類 2.1 固定床上吸式氣化爐 固定床上吸式氣化爐的工作過(guò)程是：生物質(zhì)原料從頂部加入，然后依靠重力逐漸由頂部移動(dòng)到底部，空氣從底部進(jìn)入，向上經(jīng)過(guò)各反應(yīng)層，燃?xì)鈴纳喜颗懦觯以鼜牡撞颗懦?，由于原料移?dòng)方向與氣體流動(dòng)方向相反，所以也叫逆流式氣化。固定床上吸式氣化的主要優(yōu)點(diǎn)如下：（1）氣化效率較高，主要是因?yàn)闊峤鈱雍透稍飳映浞掷昧诉€原反應(yīng)后的氣體余熱；（2）燃?xì)鉄嶂递^高，主要是因?yàn)闅饣瘹庵苯踊烊肓司哂休^高熱值的揮發(fā)分；（3）爐排受到進(jìn)風(fēng)的冷卻，不易損壞。固定床上吸式氣化的最大缺點(diǎn)是由于氣化生成氣直接混入了揮

8、發(fā)分中的焦油而使氣體中的焦油含量較高，以木材為原料進(jìn)行氣化，氣體中的焦油含量一般會(huì)高達(dá)20g/m3以上，這對(duì)于氣體的使用是一個(gè)很大的問(wèn)題，因?yàn)榻褂屠淠髸?huì)沉積在管道、閥門、儀表和灶具上，嚴(yán)重時(shí)可破壞系統(tǒng)的正常運(yùn)行。自生物質(zhì)氣化技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，如何清除焦油一直沒(méi)有得到很好的解決。固定床上吸式氣化爐一般應(yīng)用在粗燃?xì)獠恍枥鋮s和凈化就可以直接使用的場(chǎng)合，如直接作為鍋爐等熱力設(shè)備的燃料氣等，在必須使用清潔燃?xì)獾膱?chǎng)合，就只能用硬木或木炭作為氣化原料 . 2.2 固定床下吸式氣化爐 生物質(zhì)原料從頂部加入，然后依靠重力逐漸由頂部移動(dòng)到底部，空氣從上部進(jìn)入，向下經(jīng)過(guò)各反應(yīng)層，燃?xì)庥煞磻?yīng)層下部吸出，灰渣從底部排

9、出。由于原料移動(dòng)方向與氣體流動(dòng)方向相同，所以也叫順流式氣化。固定床下吸式氣化的最大優(yōu)點(diǎn)是氣化氣體中的焦油含量比固定床上吸式低許多，因?yàn)閾]發(fā)分中的焦油在氧化層和還原層得到了一定程度的氧化和裂解，因此，這種氣化技術(shù)比較適宜應(yīng)用于需要使用潔凈燃?xì)獾膱?chǎng)合。固定床下吸式氣化的最大缺點(diǎn)是爐排處于高溫區(qū)，容易粘連熔融的灰渣，壽命難以保證。保證固定床下吸式氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行 ，對(duì)于木炭和木材等優(yōu)質(zhì)原料并不太難，但對(duì)于秸秤和草類等物理性質(zhì)較差的低品質(zhì)原料就難了許多，因?yàn)榻粘拥任锪显趽]發(fā)分大量析出后，其體積會(huì)迅速縮小，從而使得秸秤半焦依靠自身重力向下移動(dòng)的能力變得很差，因此，熱解層和氧化層極易發(fā)生局部穿透。為了及時(shí)

10、填充穿透空間并阻止氣流短路，合理設(shè)計(jì)加料機(jī)構(gòu)和爐腔形狀 ，輔以合理的撥火方式都是必須的。 2.3 單流化床氣化爐 單流化床氣化爐只有一個(gè)流化床反應(yīng)器，反應(yīng)器一般可分為上下兩段，下部為氣固密相段，上部為氣固稀相段。氣化劑從底部經(jīng)氣體分布板進(jìn)入流化床反應(yīng)器，生物質(zhì)原料從分布板上方進(jìn)入流化床反應(yīng)器。生物質(zhì)原料與氣化劑一邊向上作混合運(yùn)動(dòng)，一邊發(fā)生干燥、熱解、氧化和還原等反應(yīng)，這些反應(yīng)主要發(fā)生在密相段，反應(yīng)溫度一般控制在800℃左右。稀相段的作用主要是降低氣體流速，使沒(méi)有轉(zhuǎn)化完全的生物質(zhì)焦炭不致被失流迅速帶出反應(yīng)器而繼續(xù)留在稀相段發(fā)生氣化反應(yīng)。與固定床氣化相比，流化床氣化的主要優(yōu)點(diǎn)如下：（1）由于生

11、物質(zhì)物料粒度較細(xì)和劇烈的氣固混合流動(dòng)床層內(nèi)傳熱傳質(zhì)效果較好，因而氣化效率和氣化強(qiáng)度都比較高，尤其是氣化強(qiáng)度要比固定床氣化高2～3倍；（2）由于流態(tài)化的操作范圍較寬，故流化床氣化能力可在較大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而氣化效果和氣化效率不會(huì)明顯降低；（3）由于床層溫度不是很高且比較均勻，因而灰分熔融結(jié)渣的可能性大大減弱。與固定床氣化相比，流化床氣化的主要缺點(diǎn)如下：（1）由于氣體出口溫度較高，故產(chǎn)出氣體的顯熱損失較大；（2）由于流化速度較高、物料顆粒又細(xì)，故產(chǎn)出氣體中的固體帶出物較多；（3）流化床要求床內(nèi)物料、壓降和溫度等分布均勻 ，因而啟動(dòng)控制較為復(fù)雜；（4）對(duì)于鼓泡床氣化，最好在床層內(nèi)添加一些熱容量比較

12、大的惰性熱載體，否則氣化效率和氣化強(qiáng)度都難以令人滿意。 2.4 循環(huán)流化床氣化爐 循環(huán)流化床氣化爐與單流化床氣化爐的主要區(qū)別是生成氣中的固體顆粒在經(jīng)過(guò)了旋風(fēng)分離器或?yàn)V袋分離器后，通過(guò)料腳再返回到流化床，繼續(xù)進(jìn)行氣化反應(yīng)。與單流化床氣化相比，循環(huán)流化床氣化的主要優(yōu)點(diǎn)如下：（1）由于操作氣速可以明顯提高而不必?fù)?dān)心碳的轉(zhuǎn)化率，故氣化效率尤其是氣化強(qiáng)度可以得到進(jìn)一步提高；（2）可以適用更小的物料粒徑，在大部分情況下叮以不加流化熱載體，運(yùn)行較為簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)主要是因流系統(tǒng)控制較難，料腳容易發(fā)生下料困難，且在炭回流較少的情況下容易變成低速攜帶床。 2.5 雙流化床氣化爐 雙流化床氣化爐分為兩個(gè)組成部

13、分，即第一級(jí)流化床反應(yīng)器和第二級(jí)流化床反應(yīng)器。在第一級(jí)流化床反應(yīng)器中，生物質(zhì)物料發(fā)生熱解反應(yīng)，生成氣攜帶著炭顆粒和床層物料如沙子等進(jìn)入分離裝置，分離后的炭顆粒和床層物料經(jīng)料腳進(jìn)入第二級(jí)流化床反應(yīng)器；在第二級(jí)流化床反應(yīng)器中，炭顆粒進(jìn)行氧化反應(yīng)，使床層溫度升高，高溫?zé)煔鈹y帶著床層物料進(jìn)入分離裝置，分離后的床層物料經(jīng)料腳又重新進(jìn)入第一級(jí)流化床反應(yīng)器，從而為生物質(zhì)熱解提供所需的熱源。由于燃燒和氣化在雙流化床氣化系統(tǒng)中是在兩個(gè)反應(yīng)器中分開(kāi)進(jìn)行的，熱解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w不會(huì)被燃燒產(chǎn)生的煙氣稀釋，因此，雙流化床氣化所產(chǎn)生的可燃?xì)怏w熱值與城市煤氣相當(dāng)，屬于中熱值氣體，既可用作燃?xì)?，也可用作化工合成氣的原料? 3

14、 影響生物質(zhì)氣化的主要因素 在生物質(zhì)氣化過(guò)程中，當(dāng)氣化爐類型確定后，在確定的氣化劑條件下，控制條件諸如空氣當(dāng)量比、生物質(zhì)與氣化劑的比率、原料粒徑、溫度、壓力、氣化介質(zhì)、催化劑和添加劑等對(duì)碳的轉(zhuǎn)化率、燃?xì)獬煞纸褂彤a(chǎn)量等都有重要的影響。相關(guān)學(xué)者對(duì)各個(gè)因素對(duì)氣化的影響做了研究，得出了大量研究結(jié)論。 3.1 氣化劑的影響 生物質(zhì)氣化時(shí)所用的氣化劑有空氣、水蒸氣、空氣-水蒸氣、二氧化碳、水蒸氣-氧、水蒸氣-二氧化碳等，氣化劑不同，氣化爐出口產(chǎn)生的氣體組分也不同。在工業(yè)規(guī)模中，氣化劑一般是用空氣，當(dāng)量比為0.2～0.3，出口氣體包括50%（體積分?jǐn)?shù)）的N2、8%～12%（體積分?jǐn)?shù)）的H2以及少量的

15、CO、CH4、C2、C3、CO2、H2O和焦油。這個(gè)組成只適用于發(fā)電和供熱。水蒸氣氣化的出口氣組成和空氣氣化很不同，出口氣不再包括氮?dú)?，氫氣的含量高達(dá)50%～55%（體積分?jǐn)?shù)），同時(shí)還將得到大量的CH4、C2 、C3和焦油與H2、CO和CO2。另外，水蒸氣的二次催化重整，輕的碳?xì)浠衔锖痛蠖鄶?shù)的焦油能被轉(zhuǎn)化成H2和CO、H2的量增加至70%～75%（體積分?jǐn)?shù)），如果出口氣中富含氫氣，它可以被用作燃料電池，如果H2和CO的比例近似為2：1，可用作F-T的合成，如果氣體富含甲烷，可以被用作熱值燃料。 3.2 粒徑的影響 在生物質(zhì)氣化過(guò)程中，生物質(zhì)粒子的熱解反應(yīng)直到加熱到一定溫度時(shí)才能發(fā)生，生物

16、質(zhì)的粒徑主要影響其加熱速率，生物質(zhì)粒子的加熱速率又影響氣體的產(chǎn)率和產(chǎn)品氣的組成。通常認(rèn)為，加熱速率越快，輕質(zhì)氣體越多，焦炭和混合物的產(chǎn)率越少。研究發(fā)現(xiàn)顆粒尺寸在0.85～1.80mm之間時(shí)，油菜籽熱裂解熱解油產(chǎn)率最大（為干油菜籽原料質(zhì)量的46.1%），顆粒尺寸為0.224mm時(shí)，油產(chǎn)率為42.9%，炭產(chǎn)率為22.81%，顆粒尺寸大于1.8mm時(shí)，油和炭的產(chǎn)率分別為44.6%和21.68%。Stenseng等研究了生物質(zhì)顆粒尺寸（小麥秸稈和3種纖維素）對(duì)熱解的影響，試驗(yàn)在終溫600℃、加熱速率為40℃/min的條件下進(jìn)行，顆粒尺寸大時(shí)，失重峰移向高溫區(qū)流化床中對(duì)松樹(shù)鋸未空氣-水蒸氣氣化中不同粒徑

17、下氣體組分的變化研究表明，CH4、CO、C2H6和C2H4體積隨著粒徑減小而增加，CO2則相反，粒徑從0.2～0.3mm增加到0.6～0.9mm，氣體產(chǎn)率從2.57m3/kg降到1.53m3/kg，且少產(chǎn)1.04m3的氣體。這主要是因?yàn)榱皆叫?，熱解過(guò)程主要通過(guò)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制，隨著粒徑的增加，氣體擴(kuò)散過(guò)程影響增加。無(wú)論是在電加熱的熱絲反應(yīng)器氮?dú)饬髦?，還是在流化床反應(yīng)器中對(duì)杏核水蒸氣氣化中均得出：對(duì)于粒徑<1mm的生物質(zhì)粒子以外部熱傳遞為主，溫度是動(dòng)力學(xué)的主要影響因素，粒徑越大，熱傳遞的阻抗越大，粒徑>1mm的生物質(zhì)粒子以內(nèi)部的熱傳遞為主，而影響整個(gè)脫揮發(fā)分過(guò)程，熱傳遞是動(dòng)力學(xué)控制步驟。 3.

18、3 溫度的影響 在生物質(zhì)氣化過(guò)程中，溫度是一個(gè)很重要的影響因素，溫度對(duì)氣化產(chǎn)物分布、產(chǎn)品氣的組成、產(chǎn)氣率、熱解氣熱值等都有很大的影響。在300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃用CO2氣化葡萄和甘蔗渣的研究得出，隨著溫度的提高，固體產(chǎn)率減小和氣體產(chǎn)率增加。液體產(chǎn)率在600～700℃達(dá)到最大值，說(shuō)明在這一溫度有很強(qiáng)的裂解反應(yīng)發(fā)生。趙俊成實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著裂解溫度的升高，稻殼熱解氣中CO、CH4和O2的含量基本不變，CO2的含量明顯下降，而H2的含量急劇上升，熱解氣體的產(chǎn)量迅速增加，焦油和殘?zhí)康漠a(chǎn)量下降，熱解氣的熱值逐漸增加，但增加的幅度越來(lái)越小。Demirbas等研究發(fā)

19、現(xiàn)山毛榕熱解反應(yīng)生物油的產(chǎn)出率隨著熱解溫度的升高而增加。當(dāng)山毛榕的熱解溫度從347℃升高到547℃時(shí)，生物油的產(chǎn)率從69.6%增加到78.3%。張軍等為了解熱解溫度對(duì)熱解產(chǎn)物釋放過(guò)程的影響，分別對(duì)木屑、黃豆稈和稻殼以及木屑進(jìn)行了400℃、500℃以及800℃的熱解試驗(yàn)。400℃時(shí)產(chǎn)物中的CO含量明顯偏低，而在高溫下（800℃）CO含量達(dá)到了40%。隨著溫度升高，液體產(chǎn)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，證實(shí)熱解溫度是影響生物質(zhì)有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)物組成的重要因素。Demirbas采用棉花殼、茶葉工廠廢料和橄欖殼為實(shí)驗(yàn)原料考察了熱解溫度對(duì)熱解氣體的影響，當(dāng)熱解溫度從702℃升高到852℃時(shí)，棉花殼、茶葉工廠廢料和橄欖殼的轉(zhuǎn)

20、化率分別從36.4%、37.6%、32.4%提高到50.1%、43.7%和44.6%。表明，溫度影響生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，隨著溫度的增加，轉(zhuǎn)化率提高，油產(chǎn)率增加，因此如果以生物油為目的產(chǎn)物，應(yīng)在高溫下進(jìn)行熱解。 不同學(xué)者的研究均表明，隨溫度升高，氣體產(chǎn)率增加，反應(yīng)速率增大，對(duì)產(chǎn)品氣組成影響則隨實(shí)驗(yàn)條件的不同而不同。在熱解的初始階段，溫度增加氣體產(chǎn)率增加，歸因于揮發(fā)物的裂解。焦油的裂解也是隨著溫度的升高而增大，生物質(zhì)氣化過(guò)程中產(chǎn)生的焦油在高溫下發(fā)生裂解反應(yīng)生成CmHn、CO、H2、CH4。 3.4 壓力的影晌 在研究草本植物的水蒸氣氣化時(shí)，溫度700℃下，粒徑在0.63～1.00mm，水蒸氣的壓

21、力改變，26.35kPa、45.59kPa、53.70KPa、69.91kPa、83.09kPa，氣體的產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率隨著水蒸氣的壓力增加而增加，因?yàn)樵黾訅毫κ狗磻?yīng)速率加快。在水蒸氣氣化過(guò)程中，水-氣遷移反應(yīng)是主要反應(yīng)，控制著氣體的產(chǎn)生，也是產(chǎn)氫氣的主要來(lái)源。壓力增高，氫氣的產(chǎn)率也增高。當(dāng)壓力從26.35kPa增至83.09kPa時(shí)，H2/CO從3.26增至8.55。所以，在水蒸氣氣化時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)水蒸氣的壓力來(lái)調(diào)節(jié)氫氣的產(chǎn)率，亦適應(yīng)不同的需要。另一個(gè)研究是在一空氣鼓泡加壓流化床中氣化木質(zhì)生物質(zhì)，壓力在506.63～2026.5kPa，得出壓力增大，脫揮發(fā)分的速度減慢而加強(qiáng)了裂解反應(yīng)，產(chǎn)生的焦

22、油量也減少，氣相濃度也減小。沈永兵等研究表明，熱解壓力可使木屑中揮發(fā)組分釋放強(qiáng)度減弱，釋放高峰延后。在相同溫度下，壓力越低揮發(fā)分析出越多，失重越小，可見(jiàn)壓力的增加抑制了熱解氣相產(chǎn)物的析出。李文等研究了鋸末和稻殼在不同氫壓下的熱解。隨著熱解氫壓升高，失重率下降，最大失重峰溫度提高。說(shuō)明壓力的增加可抑制揮發(fā)分的逸出，同時(shí)生物質(zhì)本身固有的氫足夠氫化逸出的揮發(fā)性產(chǎn)物，外部的氫氣對(duì)其熱解失重率影響不顯著。因此，在生物質(zhì)加氫熱解中沒(méi)有必要使用太高的壓力。操作壓力提高，一方面能提高生產(chǎn)能力，另一方面能減少帶出物損失，從結(jié)構(gòu)上看，在同樣的生產(chǎn)能力下，壓力提高，氣化爐容積可以減小，后續(xù)工段的設(shè)備也可減小尺寸，而

23、且凈化效果好，所以流化床目前都從常壓向高壓方向發(fā)展。 3.5 原料前處理的影晌 生物質(zhì)原料在進(jìn)行熱解氣化之前，有些研究者對(duì)原料用酸、堿或鹽進(jìn)行前處理，研究實(shí)驗(yàn)前處理對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響。600℃下用CO2氣化時(shí)，用不同濃度的硫酸和磷酸對(duì)甘蔗渣酸洗，研究表明，酸濃度的增加，導(dǎo)致了生物質(zhì)比表面積的增加，對(duì)比同一濃度酸洗前后的產(chǎn)品分布，氣相組分減少，液相組分增多，焦炭量幾乎沒(méi)有變化，但是焦炭中的固定碳含量增多，灰濃度減少，因?yàn)樵诟收嵩械牡V物質(zhì)溶解于酸溶液中。而用不同濃度的鹽溶液（鹽溶液為Na2CO3、K2CO3、KCl、NaCl，濃度為0.lg/cm3、0.05g/cm3、0.01g/cm3、0.

24、005g/cm3和0.001g/cm3）浸漬松樹(shù)碎片，鹽的浸漬加強(qiáng)了脫揮發(fā)分和在低溫下的重量損失率的增加。焦炭的產(chǎn)率有所提高，初始分解溫度降低。用不同的溶液浸漬，可能產(chǎn)生不同的作用，可能與鹽的催化作用和水解進(jìn)攻有關(guān)，也可能浸潰使固體基質(zhì)溶脹，改變了固體的結(jié)構(gòu)，對(duì)氣化產(chǎn)生影響。 4 生物質(zhì)氣化需解決的主要問(wèn)題 目前生物質(zhì)氣化需解決的主要問(wèn)題有：燃?xì)庵薪褂秃科撸罄m(xù)燃?xì)鈨艋に囆璐罅康乃?，帶?lái)嚴(yán)重的廢水污染；氣化效率偏低，產(chǎn)率偏低，燃?xì)庵锌扇細(xì)怏w濃度低；生物質(zhì)直接氣化、高壓超臨界氣化雖然可獲得高的可燃?xì)怏w濃度，但是技術(shù)路線復(fù)雜，對(duì)于資源分散的生物質(zhì)不易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；氣化系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性

25、差，燃?xì)馄焚|(zhì)不易控制；氣化工藝對(duì)原料種類、顆粒尺寸的適應(yīng)性差；整個(gè)氣化過(guò)程中凈能量獲得率不理想，能量利用途徑單一，生產(chǎn)能力低，規(guī)模小，氣化殘?jiān)鼪](méi)有得到利用，單位熱量燃?xì)獬杀据^高。生物質(zhì)氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)需要綜合考慮上述各種因素，以期獲得滿意的氣化效率和可燃?xì)怏w組分濃度，同時(shí)焦油含量低、過(guò)程凈能量獲得率高，以滿足集中供氣、氣化發(fā)電、供熱、合成轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)氣體等多種應(yīng)用需求。 5 結(jié)束語(yǔ) 生物質(zhì)能作為一種可再生能源，在能源結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的地位越來(lái)越重要。由于化石燃料的不可再生性和使用過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響，生物質(zhì)能將成為本世紀(jì)的主要能源之一。生物質(zhì)在我國(guó)豐富而廣泛，大力發(fā)展生物質(zhì)氣化技術(shù)，對(duì)緩解能源供求矛

26、盾和減少環(huán)境污染有著十分重要的意義。而生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展將是這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。其中生物質(zhì)氣化技術(shù)是生物質(zhì)高效利用的重要方法之一，也是當(dāng)前生物質(zhì)能技術(shù)研究熱點(diǎn)之一。盡管目前生物質(zhì)氣化技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段，并且我國(guó)也已有了小規(guī)模的集中供氣、供熱及氣化發(fā)電等方面的應(yīng)用，但是距國(guó)外水平還有相當(dāng)?shù)牟罹唷Ｒ嬲行У乩蒙镔|(zhì)能，還必須盡快解決生物質(zhì)氣化的關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)的配套技術(shù)和設(shè)施。 參考文獻(xiàn)： [1]蘇亞欣，毛玉如，趙敬德. 新能源與可再生能源概論. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006 [2]吳治堅(jiān). 新能源和可再生能源的利用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 [3]李傳統(tǒng). 新能源與可

27、再生能源技術(shù). 南京：東南大學(xué)出版社，2005 [4]王長(zhǎng)貴. 新能源發(fā)電技術(shù).北京：中國(guó)電力出版社，2003 [5]翟秀靜，劉奎仁，韓慶. 新能源技術(shù). 化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [6]馬隆龍，吳創(chuàng)之，孫立. 生物質(zhì)氣化技術(shù)及其應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 [7]朱錫鋒. 生物質(zhì)熱解原理與技術(shù). 合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2006 [8]劉廣青，董仁杰，李秀金. 生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2009 [9]吳占松，馬潤(rùn)田，趙滿成. 生物質(zhì)能利用技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2001 [10]胡成春．讓世界更潔凈——新能源．北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1999 [11]姚向君，田宜水. 生物質(zhì)能資源清潔轉(zhuǎn)化利用技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [12]吳創(chuàng)之，馬隆龍. 生物質(zhì)能現(xiàn)代利用技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2003