生物质发电技术与系统课程生物质气化发电

1、第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 生物质气化发电图生物质气化发电图 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 生物质气化发电图生物质气化发电图 3 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 1、生物质气化发电工艺过程、生物质气化发电工艺过程 生物质气化发电的基本原理是将生物质转化为可生物质气化发电的基本原理是将生物质转化为可 燃气，再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电的过燃气，再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电的过 程。程。 生物质气化发电工艺包三部分：生物质气化发电工艺包三部分：1）生物质气化；）生物质气化； 2

2、）燃气净化；）燃气净化；3）燃气发电。）燃气发电。 发电方式有发电方式有：内燃机、燃气轮机和蒸汽轮机。内燃机、燃气轮机和蒸汽轮机。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 4 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 2、生物质气化发电特点、生物质气化发电特点 1）技术灵活性：既可以是内燃机，也可以是燃气轮机，）技术灵活性：既可以是内燃机，也可以是燃气轮机， 技术灵活；技术灵活； 2）洁净环保：本身不额外产生二氧化碳和二氧化硫，）洁净环保：本身不额外产生二氧化碳和二氧化硫， 气化温度较低（气化温度较低（700-900C），），NOX产生少产生

3、少 ； 3）经济性：）经济性： 生物质气化发电技术的灵活性，过程简生物质气化发电技术的灵活性，过程简 单，设备紧湊。单，设备紧湊。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 5 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 3、生物质气化发电类型、生物质气化发电类型 1）按气化形式：有固定床和流化床。）按气化形式：有固定床和流化床。 2）按燃气发电技术不同分类：）按燃气发电技术不同分类： 内燃机内燃机-跟跟汽车等都是一样的，燃料在气缸内汽车等都是一样的，燃料在气缸内 燃烧，燃气膨胀后推动活塞，活塞通过曲柄凸轮机构燃烧，燃气膨胀后推动活塞，活塞通过曲

4、柄凸轮机构 传给曲轴，曲轴做旋转运动，这就可以带动传给曲轴，曲轴做旋转运动，这就可以带动发电。发电。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 6 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 3、生物质气化发电类型、生物质气化发电类型 蒸汽轮机蒸汽轮机-将将蒸汽的能量转换为机械功的往复蒸汽的能量转换为机械功的往复 式动力式动力机械推动发电。机械推动发电。 从从锅炉来的新蒸汽，经主汽阀和节流阀进入滑阀锅炉来的新蒸汽，经主汽阀和节流阀进入滑阀 室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动 活塞活塞运动，

5、推动发电。运动，推动发电。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 7 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 3、生物质气化发电类型、生物质气化发电类型 燃汽轮机燃汽轮机-燃气轮机是燃烧柴油或天然气的一燃气轮机是燃烧柴油或天然气的一 种内燃机（国内也燃烧重油，在国外一般燃烧的是柴种内燃机（国内也燃烧重油，在国外一般燃烧的是柴 油或天然气），用燃料与空气混合燃烧后产生的气体油或天然气），用燃料与空气混合燃烧后产生的气体 推动推动叶片带动电机发电。叶片带动电机发电。 燃汽轮机广义上是燃汽轮机广义上是内燃机的一内燃机的一种，燃料种，燃料燃烧推动

6、燃烧推动 活塞转动。活塞转动。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 8 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 3、生物质气化发电类型、生物质气化发电类型 1）按发电规模）按发电规模 小型发电厂：小型发电厂：200kW 中型发电厂：中型发电厂：400-3000kW；以流化床气化为主；以流化床气化为主 大型发电厂：一般大型发电厂：一般3000kW；系统包括高压循环；系统包括高压循环 流化床技术、高温过滤技术、燃气轮机技术和余热蒸流化床技术、高温过滤技术、燃气轮机技术和余热蒸 汽发电系统，如汽发电系统，如BIGCC，发电效率达，发电效率达4

7、0% 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 9 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 4、生物质气化发电类的关键技术、生物质气化发电类的关键技术 1）生物质气化工艺的选择）生物质气化工艺的选择 固定床气化炉比较适合于小型、间歇性运行的气固定床气化炉比较适合于小型、间歇性运行的气 化发电系统。优点是不用预处理，设备结构简单、紧化发电系统。优点是不用预处理，设备结构简单、紧 湊，燃气中含湊，燃气中含 灰量较低。灰量较低。 缺点是固定床不便于放大，燃气质量波动。缺点是固定床不便于放大，燃气质量波动。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电

8、 （4学时）学时） 10 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 4、生物质气化发电类的关键技术、生物质气化发电类的关键技术 1）生物质气化工艺的选择）生物质气化工艺的选择 各种流化床技术包括鼓泡流化床、循环流化床、各种流化床技术包括鼓泡流化床、循环流化床、 双流化床等。双流化床等。 运行运行 稳定；燃气质量均匀；流化床连续可调；便稳定；燃气质量均匀；流化床连续可调；便 于放大。于放大。 缺点：需要预处理；灰分高；运行费用高。缺点：需要预处理；灰分高；运行费用高。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 11 第第一一节节 生物质气化发电原

9、理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 4、生物质气化发电类的关键技术、生物质气化发电类的关键技术 2）生物质燃气净化技术）生物质燃气净化技术 焦油和焦炭是生物质燃气产生过程中不可避免的焦油和焦炭是生物质燃气产生过程中不可避免的 副产物。副产物。 焦油在高温时呈气态，与可燃气体混焦油在高温时呈气态，与可燃气体混 合，在合，在 200C凝结为液态，分离与处理更为困难。凝结为液态，分离与处理更为困难。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 12 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 4、生物质气化发电类的关键技术、生物质气化发电类的关键技

10、术 2）生物质燃气净化技术）生物质燃气净化技术 2.1 燃气高温过滤燃气高温过滤 燃气中含有焦油、灰份和炭，直径小，另一方面，燃气中含有焦油、灰份和炭，直径小，另一方面， 焦油在焦油在300C凝结。凝结。 较好的办法是采用高温蜂窝陶瓷或烧结金属过滤较好的办法是采用高温蜂窝陶瓷或烧结金属过滤 材料过滤；阻力是需要解决的关键问题。材料过滤；阻力是需要解决的关键问题。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 13 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 4、生物质气化发电类的关键技术、生物质气化发电类的关键技术 2）生物质燃气净化技术）生物质燃气

11、净化技术 2.2 燃气焦油脱燃气焦油脱 除技术除技术 焦油的危害：焦油的危害：-降低了气化效率；降低了气化效率；-焦焦 油在低温时凝结为液态，容易和水、焦炭结合，堵塞油在低温时凝结为液态，容易和水、焦炭结合，堵塞 送气管道送气管道 ；-在燃烧时产生炭黑，损坏内燃机和在燃烧时产生炭黑，损坏内燃机和 燃气轮机设备。燃气轮机设备。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 14 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 4、生物质气化发电类的关键技术、生物质气化发电类的关键技术 3）生物质燃气发电机理）生物质燃气发电机理 3.1 低热值燃气内燃机发电

12、低热值燃气内燃机发电 一般是低热值燃气和油共燃烧，一般是低热值燃气和油共燃烧，500kW。 需解决难题：需解决难题：-强制点火系统；强制点火系统；-内燃机燃内燃机燃 烧低热值燃气时效率低；烧低热值燃气时效率低；-H2含量高引起爆燃；含量高引起爆燃；- -焦油和含灰量高；焦油和含灰量高；-排烟温度高排烟温度高 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 15 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 4、生物质气化发电类的关键技术、生物质气化发电类的关键技术 3）生物质发电机理）生物质发电机理 3.2 燃气轮机发电燃气轮机发电 需对燃气轮机进行改造

13、。需对燃气轮机进行改造。 解决的问题：解决的问题：-燃气热值低，体积大、压缩困燃气热值低，体积大、压缩困 难；难；-燃气杂质高，含有碱金属腐蚀成分；燃气杂质高，含有碱金属腐蚀成分；-生生 物质资源分散，规模受限，一般是物质资源分散，规模受限，一般是10MW的大型发电系统。的大型发电系统。 生物质气化炉出口的高温度燃气（生物质气化炉出口的高温度燃气（700-800 C）和）和 内燃机（或燃气轮机）发电后的高温度尾气（内燃机（或燃气轮机）发电后的高温度尾气（500- 600C）通过余热锅炉或过热器效换，产生蒸汽发电。）通过余热锅炉或过热器效换，产生蒸汽发电。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化

14、发电 （4学时）学时） 17 第第一一节节 生物质气化发电原理及工艺过程生物质气化发电原理及工艺过程 4、生物质气化发电类的关键技术、生物质气化发电类的关键技术 4）我国生物质气化发电商业化障碍）我国生物质气化发电商业化障碍 -技术障碍：燃气本身质量和设备；技术障碍：燃气本身质量和设备； -原料收集、储存难，成本高；原料收集、储存难，成本高； -资金障碍：资金障碍：1MW 生物质气化发电需生物质气化发电需350万元；万元； -制度障碍：没有标准购电合约，电厂经营风险制度障碍：没有标准购电合约，电厂经营风险 大，减弱了投资者的意愿。大，减弱了投资者的意愿。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化

15、发电 （4学时）学时） 18 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 1、固定床气化炉、固定床气化炉 固定床气化炉是指物料相对于穿过物料层的气流固定床气化炉是指物料相对于穿过物料层的气流 处于静止状态；适用于块状或大颗粒物料。处于静止状态；适用于块状或大颗粒物料。 其结构特征是：有容纳物料的炉膛；有承托反应其结构特征是：有容纳物料的炉膛；有承托反应 料层的炉栅。料层的炉栅。 优点：制造简便，运动部件少。优点：制造简便，运动部件少。 缺点：炉腔小，物料容易堆积搭桥，反应不完全。缺点：炉腔小，物料容易堆积搭桥，反应不完全。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 19

16、 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 1、固定床气化炉、固定床气化炉 1）下吸式固定床气化炉）下吸式固定床气化炉 由内胆、外腔和灰室组成。由内胆、外腔和灰室组成。 内胆又分储料区和喉管区；储料区是燃料准备区，内胆又分储料区和喉管区；储料区是燃料准备区， 而喉管区是气化反应区。而喉管区是气化反应区。 气化炉一般是微负压下运行，进风量可以调节。气化炉一般是微负压下运行，进风量可以调节。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 20 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 1）下吸式固定床气化炉）下吸式固定床气化炉 I）干燥区：）干燥区：100-300C；受

17、胆内热辐射，物料水份被受胆内热辐射，物料水份被 蒸发蒸发 II）热解区：）热解区：500-700C；物料发生激烈分解反应，生；物料发生激烈分解反应，生 成炭、气体和焦油成炭、气体和焦油 III）氧化区：）氧化区：1000-1200C；炭和氧气发生激烈反应，；炭和氧气发生激烈反应， 生成二氧化碳、一氧化碳生成二氧化碳、一氧化碳 ，并释放出大，并释放出大 量能量能量量 IV）还原区：）还原区：700-900C；二氧化碳还原成一氧化碳，；二氧化碳还原成一氧化碳， 炭和水蒸汽反应生成一氧化碳和氢气。炉灰进入灰室。炭和水蒸汽反应生成一氧化碳和氢气。炉灰进入灰室。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发

18、电 （4学时）学时） 21 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 2）上上吸式固定床气化炉吸式固定床气化炉 I）干燥区：物料水份被）干燥区：物料水份被 蒸发蒸发 II）热解区：）热解区：物料发生分解反应，生成炭和挥发性组物料发生分解反应，生成炭和挥发性组 分分 III）还原区）还原区：炭炭和水蒸汽反应生成一氧化碳和氢气。和水蒸汽反应生成一氧化碳和氢气。 炉灰进入炉灰进入灰灰 IV）氧）氧化区化区：炭炭和氧气发生激烈反应，生成和氧气发生激烈反应，生成二氧化碳二氧化碳 生成气焦油含量高，热值低，有污染生成气焦油含量高，热值低，有污染 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）

19、学时） 22 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 3）横吸式固定床气化炉）横吸式固定床气化炉 横吸式固定床气化炉的气代剂由侧向提供，产出气横吸式固定床气化炉的气代剂由侧向提供，产出气 化从对侧流出。化从对侧流出。 气流横向通过氧化区，在氧化区和还原区进行热化气流横向通过氧化区，在氧化区和还原区进行热化 学反应。学反应。 反应温度高，灰容易熔化，容易结渣；燃气质量差。反应温度高，灰容易熔化，容易结渣；燃气质量差。 横吸式气化炉结构紧湊，启横吸式气化炉结构紧湊，启 动时间短，负荷适应动时间短，负荷适应 能力强。能力强。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 23

20、 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 4）开心式气化炉）开心式气化炉 下吸式气化炉的一种特别形式。下吸式气化炉的一种特别形式。 以转动炉栅代替了高温喉管区。以转动炉栅代替了高温喉管区。 主要反应是在炉栅上部的气化区进行。主要反应是在炉栅上部的气化区进行。 结构简单，氧化还原区小，反应温度低。结构简单，氧化还原区小，反应温度低。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 24 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 2、流化床气化炉、流化床气化炉 流化床气化器中，采用惰性材料（如沙子）作为流化床气化器中，采用惰性材料（如沙子）作为 流化介质，增加传热效率；

21、也可采用非惰性材料（如流化介质，增加传热效率；也可采用非惰性材料（如 石灰）等促进气化反应。石灰）等促进气化反应。 流化床优点：流化床优点： 1）气化炉断面小，气化效率和气化强度高；）气化炉断面小，气化效率和气化强度高； 2）流化床气化对灰分要求不高；）流化床气化对灰分要求不高； 3）产气能力宽；）产气能力宽； 4）使用燃料颗粒小，传热面积大，结碴可能小）使用燃料颗粒小，传热面积大，结碴可能小 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 25 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 2、流化床气化炉、流化床气化炉 流化床缺点：流化床缺点： 1）产出气体显热损失大；）产

22、出气体显热损失大； 2）由于气化原料颗粒细，流化床速度较高，因此，）由于气化原料颗粒细，流化床速度较高，因此， 产出气体中的带出物较多。产出气体中的带出物较多。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 26 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 3、流化床气化炉类型、流化床气化炉类型 1）鼓泡流化床气化炉）鼓泡流化床气化炉 -是简单的流化床气化炉，只有一个流化床反应器是简单的流化床气化炉，只有一个流化床反应器 -生物质颗料从分布板上部加入，气化从下部吹入生物质颗料从分布板上部加入，气化从下部吹入 -在流化床上进行气化反应，燃气直接进入净化在流化床上进行气化反应，

23、燃气直接进入净化 -于气化原料颗粒细，流化床速度较高，因此，产于气化原料颗粒细，流化床速度较高，因此，产 出气体中的带出物较多出气体中的带出物较多 -气化温度一般在气化温度一般在600-1000C 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 27 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 3、流化床气化炉类型、流化床气化炉类型 2）循环流化床气化炉）循环流化床气化炉 -流化速度快流化速度快 -燃气中含有大量固体颗粒，在气化器出气处设有燃气中含有大量固体颗粒，在气化器出气处设有 旋风分离器旋风分离器 -未反应完的炭粒，通过分离器后，经料腿重新未反应完的炭粒，通过分离器后，

24、经料腿重新 进入反应器进入反应器 -气化温度一般在气化温度一般在600-900C 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 28 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 3、流化床气化炉类型、流化床气化炉类型 3）双流化床气化炉）双流化床气化炉 -反应器由两部份组成反应器由两部份组成 -在第一级反应器中，生物质发生热解反应，燃气在第一级反应器中，生物质发生热解反应，燃气 通过旋风分离器排出通过旋风分离器排出 -第一级反应的炭粒经料腿进入第二级反应器，第一级反应的炭粒经料腿进入第二级反应器， 进行氧化燃烧反应进行氧化燃烧反应 -第二级反应的烟气重新进入第一级反应器，为

25、第二级反应的烟气重新进入第一级反应器，为 第一级反应器提供热源第一级反应器提供热源 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 29 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 3、流化床气化炉类型、流化床气化炉类型 4）携带床气化炉）携带床气化炉 -流化床不使用惰性材料，为紊流床流化床不使用惰性材料，为紊流床 -气化剂直接吹动炉中原料，在高温条件下气化气化剂直接吹动炉中原料，在高温条件下气化 -流化床截面小，反应物颗粒小，气化床温度高，流化床截面小，反应物颗粒小，气化床温度高， 达到达到1100C左右左右，转化率高转化率高 -炉床易烧结，材料难选择炉床易烧结，材料难选择

26、 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 30 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 3、流化床气化炉类型、流化床气化炉类型 5）增压循环流化床气化炉）增压循环流化床气化炉 -增加炉膛内压力，增加炉膛内压力，达到达到0.5-2MPa； -炉腔内截面温度强度高，炉腔内截面温度强度高， 提高提高10倍左右；倍左右； -增压循环流化床面积显著减少，产生的高压燃气增压循环流化床面积显著减少，产生的高压燃气 可直接进入燃气轮机发电。可直接进入燃气轮机发电。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 31 第第三三节节 生物质气化燃气净化生物质气化燃气净

27、化 生物质燃气不纯净，含有大量颗粒（灰、炭粒、热生物质燃气不纯净，含有大量颗粒（灰、炭粒、热 质），碱金属（质），碱金属（Na，K等），氮化物（主要是氨和等），氮化物（主要是氨和 HCN），焦油（各种芳烃）和硫化物与氯化物等。），焦油（各种芳烃）和硫化物与氯化物等。 这些杂质会造成磨损，堵塞，高温腐蚀，形成这些杂质会造成磨损，堵塞，高温腐蚀，形成NO2 等化合物。等化合物。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 32 第第三三节节 生物质气化燃气净化生物质气化燃气净化 燃气净化方法有：燃气净化方法有： 1、燃气高温除尘、燃气高温除尘 生物质燃气纯度要达到生物质燃气纯度要

28、达到 5-30g/m3，旋风分离器很难旋风分离器很难 除净。除净。 过滤是比较好的方法；但焦油低温易凝结，一般采过滤是比较好的方法；但焦油低温易凝结，一般采 用用400-600C温度过滤。温度过滤。 过滤器有烧结金属过滤器和烧结陶瓷过滤器。过滤器有烧结金属过滤器和烧结陶瓷过滤器。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 33 第第三三节节 生物质气化燃气净化生物质气化燃气净化 2、燃气脱除碱金属、燃气脱除碱金属 燃气中碱金属要降低到燃气中碱金属要降低到24-600ppb间。间。 碱金属混合成较小的飞灰上，形成烟雾；进入燃碱金属混合成较小的飞灰上，形成烟雾；进入燃 气轮机后

29、，会在叶片表面上沉积，抑制气流通过，降气轮机后，会在叶片表面上沉积，抑制气流通过，降 低效率，最终造成停机。低效率，最终造成停机。 使用水洗、化学反应等方法脱除。使用水洗、化学反应等方法脱除。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 34 第第三三节节 生物质气化燃气净化生物质气化燃气净化 3、燃气脱除碱焦油、燃气脱除碱焦油 燃气中焦油应降低到燃气中焦油应降低到0.02-0.05g/m3间，但从气化间，但从气化 炉出来的燃气焦油含量通常在炉出来的燃气焦油含量通常在2-50g/m3间间。 焦油是一类可冷凝的烃类物质的复杂混合物；冷焦油是一类可冷凝的烃类物质的复杂混合物；冷

30、凝点一般在凝点一般在200C。 焦油中含有成百上千种化合物，成份非常复杂，焦油中含有成百上千种化合物，成份非常复杂， 如含有苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚等。如含有苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚等。 焦油产生的原因很多，包括生物质原料的类型和焦油产生的原因很多，包括生物质原料的类型和 性质，热解气化条件，气化反应器类型等；性质，热解气化条件，气化反应器类型等； 上吸式气化炉燃气焦油含量高，下吸式的比较低。上吸式气化炉燃气焦油含量高，下吸式的比较低。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 35 第第三三节节 生物质气化燃气净化生物质气化燃气净化 3、燃气脱除碱

31、焦油、燃气脱除碱焦油 焦油的危害：焦油的危害： -燃气中的焦油在温度低时会形成油雾，产生腐蚀；燃气中的焦油在温度低时会形成油雾，产生腐蚀； 温度低时会粘结，形成粘稠液体，造成堵塞；温度低时会粘结，形成粘稠液体，造成堵塞； -焦油占燃气量的焦油占燃气量的5%-10%，低温下以难以和可燃，低温下以难以和可燃 气共用，造成能量浪费；气共用，造成能量浪费； -焦油还和其他颗粒物相互吸咐，造成腐蚀和堵塞焦油还和其他颗粒物相互吸咐，造成腐蚀和堵塞 的叠加作用。的叠加作用。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 36 第第三三节节 生物质气化燃气净化生物质气化燃气净化 3、燃气脱除碱

32、焦油、燃气脱除碱焦油 焦油脱除方法：焦油脱除方法： -湿法物理净化湿法物理净化 是用水作为净化剂，将焦油在水中溶解和冷却后是用水作为净化剂，将焦油在水中溶解和冷却后 除去；中比较常用的净化方法，包括喷淋法和鼓泡法。除去；中比较常用的净化方法，包括喷淋法和鼓泡法。 喷淋法是燃气由下而上，经过一排排向下喷淋的喷淋法是燃气由下而上，经过一排排向下喷淋的 方法除去焦油与灰尘。方法除去焦油与灰尘。 鼓泡是通过水浴达到过滤的目的。鼓泡是通过水浴达到过滤的目的。 方法简单，操作方便，成本低廉，可除焦、除尘。方法简单，操作方便，成本低廉，可除焦、除尘。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学

33、时） 37 第第三三节节 生物质气化燃气净化生物质气化燃气净化 3、燃气脱除碱焦油、燃气脱除碱焦油 焦油脱除方法：焦油脱除方法： -干法物理净化干法物理净化 干式净化法是依靠惯性碰撞、拦截、扩散以及静干式净化法是依靠惯性碰撞、拦截、扩散以及静 电、重力等方法除尘除焦油的方法。电、重力等方法除尘除焦油的方法。 效果：高效稳定，燃气来源广，价格便宜。效果：高效稳定，燃气来源广，价格便宜。 缺点：要求燃气速度不是很高。缺点：要求燃气速度不是很高。 电捕焦油器：对除去电捕焦油器：对除去0.01-1mm的灰尘颗粒效果很的灰尘颗粒效果很 好；但对进气要求高，有爆炸危险。好；但对进气要求高，有爆炸危险。 第

34、二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 38 第第三三节节 生物质气化燃气净化生物质气化燃气净化 3、燃气脱除碱焦油、燃气脱除碱焦油 焦油脱除方法：焦油脱除方法： -化学净化法化学净化法 1）热裂解法）热裂解法 将焦油通过断键脱氢、脱烷基以及其他一些自由基，将焦油通过断键脱氢、脱烷基以及其他一些自由基， 转化为较小的气态可燃化合物，提高能量效率。转化为较小的气态可燃化合物，提高能量效率。 裂解反应在裂解反应在1000-1200 C。温度很高，在实际应用温度很高，在实际应用 时有一定的难度。时有一定的难度。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 39

35、第第三三节节 生物质气化燃气净化生物质气化燃气净化 3、燃气脱除碱焦油、燃气脱除碱焦油 焦油脱除方法：焦油脱除方法： -化学净化法化学净化法 1）催化裂解法）催化裂解法 通过催化剂催化焦油发生裂解，降低反应温度，通过催化剂催化焦油发生裂解，降低反应温度， 提高裂解效率。提高裂解效率。 催化裂解反应在催化裂解反应在700-900 C。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 40 第第三三节节 生物质气化燃气净化生物质气化燃气净化 3、燃气脱除碱焦油、燃气脱除碱焦油 催化裂解的催化剂主要有：催化裂解的催化剂主要有： 2）镍基催化剂）镍基催化剂 催化作用好，能重整甲烷和碳氢化

36、合物并调整气催化作用好，能重整甲烷和碳氢化合物并调整气 体产物的成分。体产物的成分。 温度在温度在750 C C时有良好的催化作用。时有良好的催化作用。 但随着时间的延长，催化剂寿命缩短很多。但随着时间的延长，催化剂寿命缩短很多。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 41 第第三三节节 生物质气化燃气净化生物质气化燃气净化 3、燃气脱除碱焦油、燃气脱除碱焦油 催化裂解的催化剂主要有：催化裂解的催化剂主要有： 2）镍基催化剂）镍基催化剂 催化作用好，能重整甲烷和碳氢化合物并调整气催化作用好，能重整甲烷和碳氢化合物并调整气 体产物的成分。体产物的成分。 温度在温度在750

37、 C C时有良好的催化作用。时有良好的催化作用。 但随着时间的延长，催化剂寿命缩短很多。但随着时间的延长，催化剂寿命缩短很多。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 42 第第三三节节 生物质气化燃气净化生物质气化燃气净化 3、燃气脱除碱焦油、燃气脱除碱焦油 催化裂解的催化剂主要有：催化裂解的催化剂主要有： 3）碱金属和其他金属催化剂）碱金属和其他金属催化剂 和生物质混合，有良好的催化作用；但常和生物和生物质混合，有良好的催化作用；但常和生物 质中的硅化合物反应生成硅酸钠水玻璃，灰量增加。质中的硅化合物反应生成硅酸钠水玻璃，灰量增加。 从净化效果看，水洗法简单有效，但会

38、生成二次从净化效果看，水洗法简单有效，但会生成二次 污染；热解裂化效果好，但温度高；催化裂解不仅生污染；热解裂化效果好，但温度高；催化裂解不仅生 成热高的小分子气体，能效高，但催化剂容易污染。成热高的小分子气体，能效高，但催化剂容易污染。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 43 第第四四节节 燃气机组发电系统燃气机组发电系统 1、内燃机发电系统、内燃机发电系统 生物质燃气在发动电内部燃烧，将释放出的热能转生物质燃气在发动电内部燃烧，将释放出的热能转 化为机械能驱动发电机组发电。内燃机于化为机械能驱动发电机组发电。内燃机于19世纪世纪60年年 代问世。代问世。 内燃机

39、一个工作过程为：进气、压缩、做功和排气。内燃机一个工作过程为：进气、压缩、做功和排气。 内燃机设备简单、功率范围宽、配套方便、机动内燃机设备简单、功率范围宽、配套方便、机动 性好。性好。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 44 第第四四节节 燃气机组发电系统燃气机组发电系统 1、内燃机发电系统、内燃机发电系统 生物质燃气在发动电内部燃烧，将释放出的热能转生物质燃气在发动电内部燃烧，将释放出的热能转 化为机械能驱动发电机组发电。内燃机于化为机械能驱动发电机组发电。内燃机于19世纪世纪60年年 代问世。代问世。 内燃机一个工作过程为：进气、压缩、做功和排气。内燃机一个工

40、作过程为：进气、压缩、做功和排气。 内燃机设备简单、功率范围宽、配套方便、机动内燃机设备简单、功率范围宽、配套方便、机动 性好。性好。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 45 第第四四节节 燃气机组发电系统燃气机组发电系统 2、燃气轮机发电系统、燃气轮机发电系统 燃气轮机是以连续流动的气体作为工质驱动叶轮燃气轮机是以连续流动的气体作为工质驱动叶轮 高速旋转，将燃料的能量转化为用功的热力发动机。高速旋转，将燃料的能量转化为用功的热力发动机。 燃气轮机包括压气机和轮机部份。压气机将空气燃气轮机包括压气机和轮机部份。压气机将空气 吸入并压缩进入燃料室，与喷入的燃料混合后燃

41、烧，吸入并压缩进入燃料室，与喷入的燃料混合后燃烧， 产生高温气体，随即进入轮机膨胀做功，并带动压气产生高温气体，随即进入轮机膨胀做功，并带动压气 机叶轮一起旋转。燃气轮机效率较低，有腐蚀作用。机叶轮一起旋转。燃气轮机效率较低，有腐蚀作用。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 46 第第四四节节 燃气机组发电系统燃气机组发电系统 3、BIGCC系统系统 将燃气轮机发电和余热锅炉产生蒸汽发电结合起来。将燃气轮机发电和余热锅炉产生蒸汽发电结合起来。 热源为：燃气轮机发电后排放气体温度为热源为：燃气轮机发电后排放气体温度为500-600 C C； 气化炉出口温度为气化炉出口温

42、度为700-800700-800 C C；利用余热锅炉和过热器；利用余热锅炉和过热器 结合产生蒸汽，再利用蒸汽循环进行发电，可有效提高结合产生蒸汽，再利用蒸汽循环进行发电，可有效提高 发电效率，发电效率，40%40%。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 47 第第四四节节 燃气机组发电系统燃气机组发电系统 3、BIGCC系统系统 为了大力发展为了大力发展BIGCC，需要急行解决的问题：，需要急行解决的问题： 1）开发大容量、高效率的增压流化床气化炉，增压流）开发大容量、高效率的增压流化床气化炉，增压流 化床是主要设备；化床是主要设备； 2）开发高温干法净化系统：可有

43、效利用燃气显热，减）开发高温干法净化系统：可有效利用燃气显热，减 少燃气中水分含量，提高气轮机效率和燃烧稳定性；少燃气中水分含量，提高气轮机效率和燃烧稳定性； 3）开发低热值燃气专用的燃气轮机机组。）开发低热值燃气专用的燃气轮机机组。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 48 第第四四节节 燃气机组发电系统燃气机组发电系统 4、整体气化热空气循环系统（、整体气化热空气循环系统（IGHAT） 与与BIGCC区别在于，用一个燃气轮机代替了后者的区别在于，用一个燃气轮机代替了后者的 燃气轮机和汽轮机；由水蒸汽和燃气混合工质通过燃气燃气轮机和汽轮机；由水蒸汽和燃气混合工质通过

44、燃气 轮机输出有用功，其效率可达到轮机输出有用功，其效率可达到60%。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 49 第第五五节节 生物质发电工程生物质发电工程 目前，国际形成有示范作用的生物质发电工程有：目前，国际形成有示范作用的生物质发电工程有： 1）瑞典）瑞典Varnamo电站：是用木材为燃料的电站：是用木材为燃料的BIGCC电站。电站。 2）意大利）意大利Energy Farm电站：于电站：于1995设计，利用空气作设计，利用空气作 为气化剂，发电量为为气化剂，发电量为11.9MW，效率为，效率为33%； 3）英国）英国Arbrc BIGCC电站：于电站：于199

45、9年建成，发电容量年建成，发电容量 8MW，系统整体效率，系统整体效率31% 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 50 第第五五节节 生物质发电工程生物质发电工程 国内生物质发电工程主要是内燃机发电，功率大约国内生物质发电工程主要是内燃机发电，功率大约 600kW，总建设费用约，总建设费用约400万元。万元。 主要包括：进料机构，燃气发生装置，燃气净化装主要包括：进料机构，燃气发生装置，燃气净化装 置，燃气发电装置，控制与管理系统装置置，燃气发电装置，控制与管理系统装置 ，废水处理，废水处理 装置，灰渣处理装置。装置，灰渣处理装置。 主要问题：原材料价格波动；可燃气体

46、含焦油污染，主要问题：原材料价格波动；可燃气体含焦油污染， 影响设备连续有效运转。影响设备连续有效运转。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 51 第第五五节节 生物质发电工程生物质发电工程 国内气化发电厂建设因素包括：国内气化发电厂建设因素包括： 厂房建设厂房建设-简易料棚建设简易料棚建设-上料仓建设上料仓建设-储储 气罐建设气罐建设-燃料资源收集燃料资源收集-燃料储存燃料储存-环境保环境保 护护-劳动组织与定员劳动组织与定员-效益分析。效益分析。 成本包括：燃料，人成本包括：燃料，人 工，维护保养，折旧，上缴税工，维护保养，折旧，上缴税 费；投资回报包括：电厂发电

47、，稻売灰回收，每年折旧，费；投资回报包括：电厂发电，稻売灰回收，每年折旧， 会年利润约会年利润约88万元，投资回收期约万元，投资回收期约5年。年。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 生物质气化发电图生物质气化发电图 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 生物质气化发电图生物质气化发电图 55 第第二二节节 生物质气化反应器生物质气化反应器 2、流化床气化炉、流化床气化炉 流化床缺点：流化床缺点： 1）产出气体显热损失大；）产出气体显热损失大； 2）由于气化原料颗粒细，流化床速度较高，因此，）由于气化原料颗粒细，流化床速度较高，因此， 产出气体中的带出物较多。产出气体中的带出物较多。 第二章第二章 生物质气化发电生物质气化发电 （4学时）学时） 56 第第二二节节 生物质气