污染物控制和资源化利用

【中试放大】生物质与煤流化床共气化制燃料气/合成气技术

发布时间:2016-06-24

  一、技术简介 

  利用流化床技术进行生物质与煤共气化(常压或加压)制备工业燃料气、合成气,该技术是最可行的生物质大规模高效利用技术之一。技术具有较多的优点:原料供应灵活,可以利用原煤、煤焦、各种生物质材料以及其他含炭废弃物等,克服了单纯利用生物质,由于季节,气候因素影响而带来的生物质原料供应的波动,可实现大规模稳定连续生产;同时利用煤焦的流化特性,使生物质的流化特性得到改善,利于传热、传质和气化反应;加上煤焦的气化反应温度高,可强化生物质热解焦油的裂解反应,使燃气中基本不含焦油,后系统净化简单;可充分利用煤炭大规模开采过程中产生的末煤,原料成本低。该技术采用单一原料或混合原料,操作范围宽,调节负荷灵活,生产规模大小可调。本技术从基础理论、实验室小试、中试开发,目前已达到工业应用示范阶段,为生物质的高效,洁净大规模化利用提供一个新的途径,对缓解能源紧张,改善能源结构,实现中长期能源规划的目标具有重要的意义。

  二、技术指标 

  原料:褐煤,烟煤,无烟煤到石油焦;生物质,各种含炭废弃物;单一原料或不同原料任意配比。气化压力:0-2.0MPa。处理能力:100-500吨(煤+生物质)/日。转化率:总碳转化率≥95%。燃料气热值:富氧气化,热值不低于4500kJ/m3;纯氧气化,热值不低于9000kJ/m3 。

  三、产品应用领域及市场前景 

  随着社会对能源需求的日益增长,作为主要能源的化石燃料不断减少,而且也带来了严重的环境问题,寻求可再生替代能源,成为未来能源的发展方向。生物质能源是一种理想的可再生能源,是世界第四大能源。利用生物质能具有两大优点:一是生物质能作为可再生能源,使人类可以摆脱对化石能源的依赖;二是有利于改善环境,生物质利用过程中排放的CO2量等于其形成过程中吸收的CO2量,所以生物质替代化石能源有助于减轻温室效应,而且生物质的S、N含量低,可以降低氮氧化合物的排放。我国已经将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域,并制定了可再生能源中长期发展规划,到2020年,可再生能源占一次能源消耗比例要达到15%,其中生物质发电装机容量要达到30GW(3000万KW),这为生物质的利用提供了巨大的市场。我国生物质资源丰富,仅各类农业废弃物(如秸杆等)的产量每年就折合约3亿吨标准煤,薪材资源量折合1.3亿吨标准煤,加上人畜粪便、城市垃圾等,资源总量约达6.5亿吨标准煤以上。然而我国的生物质除极少部分经过生物质能转化工程处理外,大部分直接燃烧或废弃于农田,利用率低,能量损失严重,加之农村对生物资源的无序使用和浪费不仅造成大气污染,还严重破坏生态环境。本技术是一种高效的洁净的生物质能利用技术,可生产中、低热值气体,用于工业燃料、化学品合成和发电,过程清洁无污染,是最有前景的生物质利用技术之一。随着煤炭开采的机械化程度提高,末煤的采出率不断增大,流化床气化是可行的利用途径。生物质形态多样且分散,密度低,收集运输成本高,单独气化经济性、环保性差,加之来源受季节性影响,因此生物质与煤共气化可以解决生物质单独气化的制约因素。该技术易于大规模化,可为生物质的高效、洁净大规模化利用提供一个新的途径,对缓解能源紧张,改善环境污染具有重要的意义。在工业燃料气领域:气化炉的操作压力可以为常压~0.5MPa,并可以对带压煤气能量回收以提高系统的整体能源效率,单台气化炉日处理量50~500吨,相应地工业燃料气产量大约在10000~40000Nm3/h。工业燃料气可以用在陶瓷、玻璃、钢铁、机械制造、有色金属冶炼等行业中加热工业炉窑或者成品(半成品)。

  四、主要设备及投资 

  主要设备有:煤/生物质破碎机、成型机、筛分机、干燥机、皮带输送机、进料仓、斗式提升机、进料锁斗、螺旋进料器、气化炉、排灰锁斗、煤气冷却器、一级旋风除尘器、二级旋风除尘器、废热锅炉、蒸汽过热器、脱氧水预热器、洗涤冷却塔、DCS控制系统等。生产合成气和中高热值燃气时需配套空分制氧装置。投资及运行成本:工艺设备完全可以国产化,原料种类和规模,以及产品气种类对投资存在着显著的差异,需要根据具体煤种特点设计适合其特性的气化炉和配套设备。合成气成本约为0.35-0.48元/Nm3(CO+H2);工业燃料气的成本约为0.25-0.35元/Nm3。

  五、合作形式 

  工业化示范,成果共享。

  六、联系方式 

  电话:0351-4041154,传真:0351-4041153,邮箱:liangchen@sxicc.ac.cn,hanxinyu@sxicc.ac.cn。


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