连续外热式生物质炭化制气机组能效分析

连续外热式生物质炭化制气机组

能效分析

（设计人：朱应禹）

一、前言

生物质能源是一种可再生的新能源，其开发利用不仅可以解决与能源密切相关的环境污染问题，而且还可以解决化石能源日趋紧缺的问题，从而促进经济、社会的可持续发展。目前，绝大多数农户仍然直接燃烧农作物生物质或煤炭来获取生活燃料，这种燃烧方式热效率低，污染环境，费时费力，已远远不能满足农民对高品位生活的需求，农民渴望有先进的生活燃料，改变这种原始的燃烧方式，缩短城乡差别提高生活质量。同时随着我国能源危机的迫近，生物质能的开发和利用已成为当务之急。

据调查数据显示，1991年至1998年，农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤，增加了18.3％，年均增长2.4%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户，增加了2倍多，年增长达17.7％，增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展，农民生活水平大幅提高，农村用能越来越趋于洁净化，这就导致生物质剩余越来越多，给环境造成更大的污染。本项目利用农民废弃的生物质换取燃气，使农民用上更加清洁、方便的能源，既减少了农民的开支，又保护了环境。

二、同类技术的比较

生物能源的开发利用方法很多，在热化学方法中目前主要有以下几种技术：a、生物质气化 b、土窑炭化 c、干馏釜热解 d、生物质炭化制气

1、生物质气化

是把生物质等原料经干燥、裂解、氧化、还原等过程把原料转化为可燃气体，再把气体净化后输送到各用户家。这种工艺除所产生的可燃气体有一定价值外，其余副产品了了无几，没有什么价值。燃气热值较低（是液化石

油气的1/20），售价低，运行亏损，没有经济效益。

2、土窑炭化

是将锯末、树枝、稻壳、糖醛渣、玉米芯及农作物的生物质（主要是木材）粉碎、烘干后，经制棒机高温高压塑化成型，再经炭化炉5～7天干馏高温裂解，而得到无烟、无味、无毒的清洁炭。此种工艺中，仅制炭而言，利润可达30％--40％，而干馏高温制炭时所产生的气体一般都直接排放，这样既污染了空气，又浪费了能源。

3、干馏釜热解

是将塑化成型的机制棒，放入干馏釜中，间接加热裂解，可得到生物燃气、生物炭、木焦油、木醋液，虽然燃气的热值高、可利用的产品多，但由于干馏釜的反复加热与冷却，使能耗大幅增加，同时由于加热干馏釜的工艺非常原始，致热效率极低，故其运行费用也很高，无利润可言。

4、炭化制气

是把粉碎的物料，经烘干系统后直接连续加入裂解炉，裂解热源经多回程利用，提高了热效率，同时由于机组的连续运行，避免了裂解炉反复加热、冷却的热损失。虽然运行产物和干馏釜相同，但生物炭为炭粉，这样拓展了原料及炭粉的用途。

该技术的研发与应用，促进了生物质能源的清洁、高效利用，缓解了一次能源需求所带来的社会和生态环境矛盾，改变了农村延续了几千年落后的用能结构与方式，改善了农村生态环境，推动了高效农业发展，增加了农民收入，提高了农民生活质量，加快了农村现代化建设的进程。是功在当代利在千秋的好事、实事、大事。

5、对照表

三、机组工艺简介

1、原理：

生物质炭化制气技术是利用锯末、树枝、稻壳、糖醛渣、玉米芯及农作物生物质等各种农业废弃物，经粉碎后通过烘干系统、上料系统连续加入裂解炉，在炉内依次完成再烘干、裂解炭化，最终产生生物粗燃气、炭粉；粗燃气经净化分离可得生物燃气、木焦油、木醋液。

裂解炉采用自动流水线方式，一边进料一边出炭粉，生产中根据粉碎后的原材料水分含量大小，控制上料机，使原材料能依次经过烘干、炭化达到

成品。运行中调解燃烧机控制裂解温度，使成炭品质稳定。同时，对生产过程中产生的裂解气进行净化回收，收集起来供用户使用。

2、工艺流程 3、特点：

①热效率高、运行费用低

系统由于采用烘干和裂解炉串联运行的方式（用裂解炉的尾气烘干物料），使热能利用率达到90%以上，排烟温度仅为140℃左右。

整个系统采用严格的保温，并连续运行，使热能损失达到最小。 ②燃气热值高

是普通生物质气的3 倍，达到二类人工煤气标准（热值为3100Kcal/Nm3左右）

③循环经济、无污染

本系统是生物能源利用的中间环节，为可持续发展的能源系统。冷却系统采用间接冷却，无任何污染物排放。

④市场利润大

生物炭目前市场价约为1100元/吨，机制炭目前市场价高达3500元/吨，木焦油目前市场价约为1600元/吨，木醋液目前市场价约为600元/吨。系统运行中可得多种收入。

⑤原料充足价廉。

用做炭化制气的原料量大面广、取之不尽、用之不竭：如锯末、稻壳、葵花籽壳、糠醛渣、甘蔗渣、咖啡渣、食用菌废料等粉粒状物料，可直接加入裂解炉内；另外像树枝、树叶、杂草、竹屑、花生皮、玉米芯、椰子壳及南北方农作物生物质经粉碎后也可加入裂解炉内应用。

四、运行产物的特点及用途

1、生物质燃气

生物质燃气可作为炊事用气，其符合“二类人工煤气”标准，也可用于取暖、洗浴、供热、烘干、发电等。

2、生物炭粉

①生物炭粉可用于金属冶炼、铸造脱模剂和防氧化剂。

还用作金属冶炼、食品和轻工业的燃料，电炉冶炼的还原剂，金属精制时用作覆盖剂保护金属不被氧化。在化学工业上常作二硫化碳和活性炭等的原料。也用于水的过滤、液体的脱色和制备黑色火药等。还在研磨、绘画、化妆、医药、火药、渗碳、粉末合金等各方面应用。

②生物炭粉加入粘结剂可制成机制炭，机制炭燃烧均匀、耐燃、无烟、无味、无污染，用于食品熏烤不含致癌物质，是普通木炭燃烧时间的三倍，含炭量高达85％以上。热值高达8000大卡（不同原料的含炭量、热值和各项指标也不同）。

机制木炭的市场十分可观，随着社会的发展和人民生活水平的提高，以及我国封山育林的政策，使机制炭的需求量日异增大。由于机制炭质地均匀，没有普通木炭年轮带来的影响，因此其性能和各项指标远远优于普通木炭，现已成为普通木炭的换代产品，自从各市区颁布“对有害健康和造成环境污染烧烤的通知”下达以后，各大城市都陆续选用了机制木炭，小城镇的用量也在逐步增加，出口韩国和日本的数量逐年递增，目前机制木炭的产量远远满足不了市场的需求。

③生物炭粉经活化后可制成活性炭，用于污水和恶臭气味的吸附剂。 ④生物炭粉掺入化肥中，可减少化肥流失；春播前在土壤表面每公顷布撒750kg炭粉，可使地表温度提高2～3℃，使耕地疏松、保墒，改良土壤效果显著，花生最大能增产14%，玉米最大能增产18%。

3、木焦油

木焦油优于煤焦油，是一种贵重化工原料，目前多用于油漆行业和燃料行业。木焦油可直接用于木材防腐剂、矿石浮选剂、炭素制品添加剂等

木焦油居有柔和度好、耐老化、耐高温等优点，木焦油可以作为抗凝剂、防腐剂、木焦油粘接剂等。 经实验表明从木焦油中可提取10%的植物汽油、60%的植物柴油、20%的沥青。

4、木醋液

木醋液在医药、农业、工业、环境卫生等都有广泛用途。

①土壤改良：将木醋液喷洒在土壤中可以预防种子的立枯病，也可用作土壤的消毒剂。土壤中施用竹醋液能有效抑制有碍植物生长的微生物类的繁殖，并能杀死根瘤线虫等害虫。

②除臭：木醋液可用于厕所粪便处理、家畜 …… 此处隐藏：2669字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……