北京市科技计划课题实施方案（定稿）-20091125 - 图文(2)

约80万t，相当于40万t标准煤。另外，北京市果树种植面积达7.5万公顷，以桃、苹果、柿子等为主，每年剪裁树枝和果树剪枝约100万t。由此可见，北京市的农林生物质资源相当丰富。但是目前，除了少量生物质用于农民生活燃料外，基本上都废弃或焚烧了，既浪费了资源又污染了环境，亟待开发适应于首都北京资源及其分布特点的生物质能利用技术与装备。截至目前，北京市生物质资源可利用量约880万吨，其中农作物秸秆、农产品加工剩余物、果树修枝、城市木质剩余物分别为65.17、16.27、23.78、40.39万吨。全市共示范推广生物质气化集中供气工程97个；生物质炊事炉45960台和采暖炉7446台；生物质固体成型燃料加工厂19个。据调查测算，三年间仅推广的生物质气化站可产燃气5000万m3以上，可供6.25万户农民常年使用。在市政府的大力支持下，北京农村生物质能产业发展初具规模。 但另一方面，受制于推广过程中存在的技术、经济等因素的制约，大量农村生物质利用工程往往处于带病运行甚至被迫停运。据有关部门统计，截至目前，北京市已在京郊推广大中型生物质气化工程227处，其中秸秆气化139处，可为超过4万户农户提供方便清洁的燃气。但是生物质燃气作为一项新技术，推广和应用还存在一些问题，导致目前秸秆气化集中供气工程在用的仅有78处，正常使用率仅为60%，严重影响了农村生物质能的应用和生物质能产业的持续健康发展，抓住瓶颈技术问题，科技攻关，突破难点，才能进一步推进生物质能在新农村中的广泛应用。 北京市在秸秆气化新技术的研究与应用方面是一个空白。京郊农村秸秆气化系统多采用外省市科研单位研发的技术及设备。这与北京市全国科技、文化中心的地位不相称。新型秸秆气化技术在北京市的率先利用，不仅解决了京郊广大用户日常生产生活的问题，同时可以以此为契机，进一步发展北京市的秸秆气化产业。同时，北京市秸秆气化新技术在全国的示范作用，必然为秸秆气化新技术在全国的广泛应用产生巨大作用。以2011年全国秸秆产量7亿吨计，如果按照其中的50%的秸秆气化，假如设备的处理量为5000吨，那么全国需要7万套设备。以每套设备150万元计，全国的秸秆气化设备市场为1000多亿元。如果北京市在秸秆气化技术及市场中占40%，则本项目的研究可以为北京市贡献400亿的产值。因此，通过对秸秆气化过程中焦油处理工艺进行研究，建立秸秆气化重点实验室及企业技术中心，进而推动秸秆气化工艺及设备技术进步，迫在眉捷，很有必要。 另外，当前，能源供应紧张，特别是天燃气供应趋紧，导致全国局部发生“气荒”。 6

生物质热解气化技术可以在一定程度上替代天燃气的供应，缓解气荒现象。对于新农村建设提供能源上的保障。 综上所述，生物质热解气化技术正朝着提高气体热值，降低焦油含量的趋势发展。我国秸杆资源丰富，本课题对充分利用这些资源、缓解能源紧张、提高能源品位、改善环境质量、提高人民生活水平等诸多方面具有重要意义。 二、课题相关行业、领域国内外研究发展现状、趋势以及本单位在相关领域的工作基础 秸秆气化属于生物质新能源产业。在发达国家，生物质作为能源的利用，多采用高投入、高产出的方式，建设大型的生物质能转化工程，将传统的生物质能转化为现代能源利用。例如，美国在1992年就大约有1000个利用木材气化的发电厂，运行装机650万千瓦，年发电42亿千瓦时，发电成本4-6美分每千瓦时，每千瓦投资2000-3000美元，美国加州电力供应的40%来源于生物质发电，目前，生物质动力工业在美国已成为仅次于水电的第二大可再生能源。生物质转化为现代能源的利用在美国、瑞典和奥地利的基本能源消费中已分别占到40%、16%和10%。在欧盟国家中，开发利用的所有新能源和可再生能源(包括水电在内)中生物质能源已占总和的59.6%。国外生物质气化装置一般规模较大，自动化程度高，工艺较复杂，以发电和供热为主，如，加拿大摩尔公司(Moore Canada Ltd)设计和发展的固定床湿式上行式气化装置、加拿大通用燃料气化装置有限公司(Omnifuel Gasification System Limitred)设计制造的流化床气化装置、美国标准固体燃料公司(Standard Solid Fuels Inc)设计制造的炭化气化木煤气发生系统、德国茵贝尔特能源公司(Imbert Energietechnik GMBH)设计制造的下行式气化炉-内燃机发电机组系统等等，气化效率可达60%-90%，可燃气热值为1.7-2.5×104kJ/m3。目前，在该领域具有领先水平的国家有瑞典、美国、意大利、德国等。美国近年来在生物质热解气化技术方面有所突破，研制出了生物质综合气化装置-燃气轮机发电系统成套设备，为大规模发电提供了样板。 近十多年来,欧盟开展了将木料气化合成甲醇的研究工作。在1986年前建成的4个示范工厂规模为4.8～12t/d，气化炉均为流化床气化炉，用氧气或水蒸气作气化剂,产出中热值可燃气,滤出杂质和焦油后,再脱除CO2，N2，CH4以及其它碳氢化合物，然后在一定压力下，使CO和H2O反应生成H2，将CO和H2按1：2的比例混合导入合成反应器,加入催化剂，合成甲醇。德国已广泛使用含1%～3%甲醇的混合汽油，内燃机结构无须做大的改动，其输出功率近似于燃用纯汽油的内燃机的输出功率。生物质气化合成甲 7

醇的技术目前已达到了投产的水平，但其产品的经济性尚不能与石油化工和煤化工相竞争。 在芬兰凯米诺奥埃地区有个奥留化肥厂，它原以重油为原料生产化肥。1988年春天，此厂被改造成世界上第一个以泥炭为原料，采用气化合成氨的方法来生产化肥的厂家。其工艺是将含水量为40%左右的泥炭粉碎后，再干燥至含水量为15%左右，喂入加压流化床气化炉中。气化剂采用氧气和水蒸气的混合气体，反应温度为750～950 ℃， 泥炭喂入量为23t/h，气化每吨泥炭需290m3氧气和160kg水蒸气。气化得到的气体组分为:CO-35%，H2-32%，CH4-6%～8%，CO2-22%。每吨泥炭产出的气体经净化后可得到925m3的CO与H2的混合气，再此气体与N2合成氨，进而生产出农用化肥。该厂还用泥炭与木屑的混合物作原料进行过试验，也获得了成功。 从80年代初，我国也开展了农林废弃物的生物质气化研究。经过20多年努力，诸多高校和科研机构在研制生物质气化技术和装置方面已取得重大突破：生物质气化技术日趋完善；我国自行研制的集中供气和户用气化炉产品已进入实用化试验及示范阶段，形成了多个系列的炉型，可满足多种物料的气化要求，在生产、生活用能、发 电、干燥、供暖等领域得到利用。其主要成果如下：中国农业机械化科学研究院研制 出了ND系列和HQ系列生物质气化炉，其中ND-600型气化炉已进行较长时间的生产运行，用于木材烘干，可提高劳动生产率2～3倍，缩短木材烘干周期一半以上，并取得明显的经济效益；江苏省研究开发以稻草、麦草为原料，应用锥形流化床气化系统，产生接近中热值的煤气，供乡镇居民使用的集中供气系统，气体热值约8000KJ/Nm3，气化热效率达70%以上；大连市环境科学设计研究院利用研制成功的LZ系列生物质干馏热解气化装置建成了可为1000户农民提供生活用燃气的生物质热解加工厂；山东省科学院能源研究所研制的XFL系列下吸式秸秆气化炉在农村集中供气应用中获得了一定的社会效益和经济效益。 我国的生物质气化发电技术也有一定的基础，但起步较晚，规模不大。主要是160KW和200KW的生物质气化发电技术取得小规模应用：江苏吴江县生产的稻壳气化炉，利用碾米厂的下脚料驱动发电机组，功率达到160千瓦，已达到实用阶段；广州能源所开发的以木屑和木粉为原料，应用外循环流化床气化技术，制取木煤气作为干燥热源和发电，并 …… 此处隐藏：3458字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……