生物质热解气化技术研究与设备进展课件.ppt

生物质燃气清洁利用关键技术研究,2015.12.05,目 录背景生物质气化技术简介生物质气化设备发展现状已开展的工作前景展望,资源丰富,国家发改委：全国秸秆理论资源量为8.4亿吨，可收集资源量约为7亿吨 国家林业局全国林业生物质能源发展规划（2011-2020）:林木生物质资源潜力约180亿中国环境状况公报，2012年全国工业固体废物近33亿吨,能源化利用,生物质废弃物既是环境污染源又是重要的低碳能源,可再生：唯一可直接作为燃料的可再生能源；可储存：唯一可储存，也能稳定利用的可再生能源。,长远来说，生物质能主要用途是作为石油的重要补充，具有战略性的意义。 “十二五”规划的天然气目标，年消费量将达2300亿立方米，需进口900-1000亿立方米，对外依存度将迅速增至40%； 预测到2020年，中国石油消费量将达6亿吨以上; 国内供应量2.5亿吨，缺口达4亿吨, 对外依存度将达70以上。,能源需求是生物质的有效处理途径,背景,资源丰富,能源化利用,燃气,利用转化技术,背景,目 录背景生物质气化技术研究生物质气化设备发展现状已开展的工作前景展望,生物质气化是在一定的热力条件下，将组成生物质的碳氢化合物转化为含一氧化碳CO、氢气H2和甲烷CH4等可燃气体的过程。,气化原理,气化过程,工艺过程,工艺过程,燃气用途,技术简介,气化原理,气化过程,工艺过程,工艺过程,燃气用途,技术简介,技术简介,生物质气化制取清洁的可燃气体替代燃油、天然气等化石能源用于供气、供热、发电、工业供能等。,气化原理,气化过程,工艺过程,工艺过程,燃气用途,技术简介,运行方式,技术简介,分类,2、技术研究,维也纳科技大学125kW双燃烧的固定床气化炉,维也纳科技大学在总功率为2MW，发电输出功率550 kW的热电联产项目基础上，设计了双燃烧的固定床气化炉，开发了125kW的热电联产系统，采用木材作为原料，燃气低位热值达到5.8 MJ/Nm3,巴西研制了双层气化剂进给固定床气化炉，旨在提高气化燃气品质，并降低焦油含量，通过调整两层气化剂的进给，实现对内部的气化反应进行调控，通过40kW气化炉的中试研究，气化效率达到68%。,巴西双层气化剂进给固定床气化炉研究,丹麦科技大学研发的两段式气化技术，采用螺旋滚筒裂解床与下吸式固定床相结合，生物质首先在螺旋反应器内发生热解反应，热解产物进入固定床反应器内，并通入空气作为气化剂，在固定床内实现部分燃气燃烧产生高温，从而使焦油裂解转化，最终获取的焦油浓度可以达到5mg/m3。,丹麦科技大学两段式气化技术,日本双燃料发电机实现发电,日本东京技术研究所设计采用双燃料发电机实现发电，系统综合气化效率达到66%，热效率达到27%。,广州能源所在两段式固定床气化装置进行了试验，验证了当量比、富氧浓度和水蒸气对于燃气组分和焦油产率具有影响。上海交通大学研制60KW两段式气化装置，通过调整空气当量比，燃气品质和焦油产量均得到有效地改善。,广州能源所两段式气化技术研究,上海交通大学60KW两段式气化研究,技术研究,技术研究,山东大学与山东百川同创能源有限公司联合开发了主动配风式固定床气化炉，实现了炉内反应层调控和气化系统生产的连续性，可满足大型生物质气化供气、供热和发电的需要。,气化炉原理图,山东省科学院能源研究所双流化床生物质气化试验装置,东南大学串行流化床装置,技术研究,丹麦科技大学基于研究Viking两段式固定床气化技术，通过对技术的集成，建立了75KW的中试示范，并进行了2000 h的示范应用，证实该气化技术基本可以实现焦油的脱除转化，生物质气化发电的综合效率为25%。,丹麦科技大学Viking两段式固定床气化示范工程,技术研究,高邮市林源科技开发有限公司4MW高效生物质固定床气化发电工艺产业化成套技术及装备。项目以单炉产气量大于5000立方米/时的规模化成型生物质固定床气化技术为核心，创造性地组合了焦油催化裂解、高效电捕、冷凝酚水回用和深度脱硫脱氯等高新燃气生产技术，彻底解决了生物质燃气净化的技术难题，该工程年需生物质燃料约3万吨，电厂以35千伏接入电网。,高邮市4MW生物质固定床气化发电示范工程,技术研究,技术研究,目 录背景生物质气化技术简介生物质气化设备发展现状已开展的工作前景展望,国外生物质气化现状,国内生物质气化现状,国外生物质气化设备规模较大，自动化程度高，工艺较复杂，主要以供热、发电和合成燃料为主，各种利用都在增长，CHP（热电联产）的增长尤其快，已成为目前最主要的利用方式。,欧洲生物质气化CHP项目分布图,国外生物质燃气应用模式,发展现状,国外生物质气化现状,国内生物质气化现状,国外典型气化工艺,发展现状,国外生物质气化现状,国内生物质气化现状,国外气化炉应用,发展现状,国外生物质气化现状,国内生物质气化现状,美国生物质能发电的总装机容量已超过10000MW，单机容量达1025MW；占美国可再生能源发电装机的40%以上，一次能源消耗量的4%；建立的Battelle生物质气化发电示范工程代表生物质能利用的世界先进水平。,典型国家应用现状,发展现状,2022/12/9,27,可编辑,国外生物质气化现状,国内生物质气化现状,德国拥有140多个区域热电联产的生物质电厂，近80个在规划设计或建设阶段。茵贝尔特能源公司(ImbertEnergietechnikGMBH)设计制造的下吸式气化炉内燃机发电机组系统，气化效率可达60%90%，热值为(1.7-2.5)104kJ/m3。,典型国家应用现状,发展现状,国外生物质气化现状,国内生物质气化现状,在国外发展已经成熟， Bio-SNG的热值可以达到6000kcal/m3，主要成分为甲烷，具有与天然气相似的性质，是将来替代天然气的重要开发方向。 能够提供成套技术的主要有德国的Lurgi公司，丹麦的Haldor Topsoe公司、英国的Davy公司以及美国的巨点能源公司等，基本采用固定床甲烷化技术。其中，Lurgi工艺和TREMPTM（托普索甲烷化循环工艺）较为成熟，均属于绝热循环稀释甲烷化技术，Lurgi工艺已经被商业化利用，TREMPTM工艺也处于工业化推广阶段。,生物 质燃气甲烷化,发展现状,国外生物质气化现状,国内生物质气化现状,我国自行研制的集中供气、发电、供热、户用气化炉等产品，已形成了多个系列的气化炉可满足多种物料的气化要求，在生活用能、发电、供暖等领域得到应用，目前应用的有固定床和流化床气化技术等，作为核心技术的气化技术正日趋成熟。,发展现状,国外生物质气化现状,国内生物质气化现状,国内典型气化炉应用情况,发展现状,国外生物质气化现状,国内生物质气化现状,气化-内燃机+余热锅炉-汽轮机，组成联合循环装机规模为5MW年消化生物质量4万吨，年发售电量3000万度,典型案例,发展现状,国外生物质气化现状,国内生物质气化现状,3台大型上吸式固定床秸秆气化炉，单台产气范围10005000m/h2套电捕油等配套净化系统10台500Kw发电机组，发电容量4MW20套生物质压块成型系统投资3300万，其中技术研发900万,典型案例,发展现状,国外生物质气化现状,国内生物质气化现状,纸业项目,钢铁项目,可口可乐项目,特纸项目,塑胶项目,制药项目,发展现状,目 录背景生物质气化技术简介生物质气化设备发展现状已开展的工作前景展望,山东大学自1997年以来，一直在从事生物质气化技术的研究开发；与山东百川同创能源有限公司等相关单位形成了“产、学、研”紧密结合体，共同致力于生物质能源化技术研究与应用；研究技术涉及生物质原料收集、清洁转化和高值利用的三个关键环节，包括生物质气化集中供气（热）、生物质气化发电、生物质固化成型技术、高湿基工业类生物质废弃物转化为蒸汽、大中型沼气应用、水热液化(TCC/HTL)技术技术等进行了深入研究，为生物质清洁能源产业链的建设提供了技术支撑。,围绕规模化连续气化、燃气无污染净化和高效清洁燃烧与热电联产集成三个关键环节，进行研究、技术集成、示范应用。,研发了规模化连续式固定床热解气化技术与设备,生物质循环流化床热解气化关键技术与装备,开发了基于化学吸收的生物质燃气净化技术与工艺,生物质流化床气化技术及装备应用示范,已开展的工作,研究生物质流化床热解气化特性，探索反应器内的流场特性，分析过程传热传质规律，优化过程参数，建立流化床气化基础理论体系。开发生物质循环流床装备系统，实现装备系统衔接集成与自动化控制，建立装备加工生产线。,产气量10003000 Nm3/h；燃气热值5000 kJ/Nm3；气化效率70%；燃气含氧量1%；焦油含量10 mg/Nm3；H2S含量10 mg/Nm3 实现MW级连续规模气化，建立了生物质热电冷联供系统（B/CCHP），系统生物质能综合利用效率达到72 74%，为发电及多元化应用提供了技术与装备。,规模化固定床生物质热解气化关键技术及装备开发,已开展的工作,基于生物质成型燃料的高效低氮直燃锅炉,其主要参数：容量0.3514MW、热效率8387%、排烟温度90%、烟尘排放浓度50mg/cm3、氮氧化物100mg/m3、二氧化硫浓度100mg/Nm3。该设备可以燃烧生物质原料替代中小燃煤、燃油锅炉，用于洗浴、供热等。,已开展的工作,已开展的工作,取得成果:专利60余项；制定或参与制定行业相关标准8项；奖励：获山东省科技进步一、二等奖；发表相关论文80余篇，其中SCI、EI收录50篇；承担或完成国家“863”科技计划、“十一五”、“十二五”科技支撑计划、国家重大科学仪器设备开发专项、山东省重大专项、山东省科技发展计划等多项国家、省部级项目20余项。项目技术涉及生物质气化供气、供热及联供等已在全国13个省市建设示范项目400余处。,效益:,累计生产燃气18亿m3,减少燃烧标煤170.2万吨,减排二氧化碳达89.7万吨,应用行业及领域 民用、军用、活性炭、医药行业 等,民用生物燃气,示范工程,军用生物燃气,示范工程,气热炭多联产项目,示范工程,工业生物质能源化利用,示范工程,目 录背景生物质气化技术简介生物质气化设备发展现状已开展的工作前景展望,前景展望,资源总潜力： 2020年，3.0亿吨标准煤 2030年，3.7亿吨标准煤 2040年，4.5亿吨标准煤 2050年，4.8亿吨标准煤,资源潜力：,前景展望,能源环境效益：,2050年能源替代量3.2亿吨标准煤,2050年二氧化碳减排量7亿吨标准煤,前景展望,社会效益：,增加就业：340万人 农民就业：270万人,农民增收：2000亿元,协同行动 大有可为,先进技术与装备支撑,前景展望,生物质气化技术具有广阔的发展前景！,2022/12/9,52,可编辑,