生物質(zhì)燃料在高溫及缺氧條件下，熱解產(chǎn)生co與氣化介質(zhì)(通常有空氣、氧氣、水蒸氣或氫氣)，在一定條件下發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生以CO、H2或CH4為主要成分的可燃?xì)怏w的轉(zhuǎn)化過程。Ghaly提出了將氣化技術(shù)應(yīng)用于生物質(zhì)這種含能密度低的燃料。生物質(zhì)的揮發(fā)分含量一般在76%~86%，生物質(zhì)受熱后在相對較低的溫度下就能使大量的揮發(fā)分物質(zhì)析出。生物質(zhì)氣化技術(shù)原理及應(yīng)用分析【摘要】生物質(zhì)能是一種理想的可再生能源。由于分布廣泛、有利于環(huán)保等特點(diǎn)，因而越來越受到世界各國的關(guān)注。生物質(zhì)氣化技術(shù)是利用生物質(zhì)能的一種方式。本文介紹了生物質(zhì)氣化技術(shù)的原理，生物質(zhì)氣化工藝及氣化設(shè)備。目前應(yīng)用較多的氣化技術(shù)是生物質(zhì)氣化供氣和生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)。文中提出了應(yīng)用過程中存在的問題，提率、降低焦油含量等是今后利用生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展方向。為了提供反應(yīng)的熱力學(xué)條件，氣化過程需要供給空氣或氧氣，使原料發(fā)生部分燃燒。盡可能將能量保留在反應(yīng)后得到的可燃?xì)庵校瑲饣蟮漠a(chǎn)物含有H2、CO及低分子的CmHn等可燃性氣體。整個(gè)過程可分為：干燥、熱解、氧化和還原。（1）干燥過程生物質(zhì)進(jìn)入氣化爐后，在熱量的作用下，析出表面水分。在200~300℃時(shí)為主要干燥階段。（2）熱解反應(yīng)當(dāng)溫度升高到300℃以上時(shí)開始進(jìn)行熱解反應(yīng)。在300~400℃時(shí)，生物質(zhì)就可以釋放出70%左右的揮發(fā)組分，而煤要到800℃才能釋放出大約30%的揮發(fā)分。二是氣體凈化，氣化出來的燃?xì)舛己幸欢ǖ碾s質(zhì)，包括灰分、焦炭和焦油等，需經(jīng)過凈化系統(tǒng)把雜質(zhì)除去，以保證燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行。熱解反應(yīng)析出揮發(fā)分主要包括水蒸氣、氫氣、co、、焦油及其他碳?xì)浠衔?。?）氧化反應(yīng)熱解的剩余木炭與引入的空氣發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)釋放大量的熱以支持生物干燥、熱解和后續(xù)的還原反應(yīng)，溫度可達(dá)到1000~1200℃。（4）還原過程還原過程沒有氧氣存在，氧化層中的燃燒產(chǎn)物及水蒸氣與還原層中木炭發(fā)生反應(yīng)，生成氫氣和co等。這些氣體和揮發(fā)分組成了可燃?xì)怏w，完成了固體生物質(zhì)向氣體燃料的轉(zhuǎn)化過程。

我國的生物質(zhì)熱解氣化及熱利用技術(shù)近年來也有長足的發(fā)展。目前全國已建成農(nóng)村氣化站200多個(gè)，谷殼氣化發(fā)電設(shè)備100多臺(套)。由中科院廣州能源研究所研發(fā)的“4MW生物質(zhì)氣化聯(lián)介循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)”以谷殼、木屑、稻草等多種生物質(zhì)廢棄物為原料，發(fā)電效率可達(dá)20%～28%，能滿足農(nóng)村處理農(nóng)業(yè)廢棄物的需要。中國生物質(zhì)燃料發(fā)電已具有了一定的規(guī)模，主要集中在南方地區(qū)的許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電。廣東和廣西2省(區(qū))共有小型發(fā)電機(jī)組300余臺，總裝機(jī)容量800MW，云南也有一些甘蔗渣電廠。中國農(nóng)作物秸稈燃燒發(fā)電廠在河北石家莊晉州市和山東菏澤市單縣建設(shè)。在2010~2020年，全球的能源使用模式可能快速轉(zhuǎn)變，再生能源定會(huì)取代石化燃料。國家高科技發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)已建設(shè)4MW規(guī)模生物質(zhì)(秸稈)氣化發(fā)電的示范工程，系統(tǒng)發(fā)電效率可達(dá)到30%左右。

以農(nóng)業(yè)廢棄物和木材廢棄物為主的生物質(zhì)資源分布分散，收集和運(yùn)輸困難，不適合采用大規(guī)模燃燒技術(shù)，而中等規(guī)模的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)（400—6000kW）在發(fā)展中國家具有獨(dú)特的優(yōu)勢，也具備進(jìn)入市場競爭的條件。中國ke xue yuan廣州能源研究所研究開發(fā)的中等規(guī)模生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)達(dá)到了同類技術(shù)的水平，性價(jià)比處于國際領(lǐng)xian水平，該技術(shù)共申請國家專利9項(xiàng)，已在中國、臺灣和東南亞等國家推廣應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)先后獲得“九五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃youxiu成果獎(jiǎng)、廣東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、上海國際工業(yè)博覽會(huì)銀獎(jiǎng)、廣東省優(yōu)xiu專利獎(jiǎng)。2005年10月，在由聯(lián)合國教科文組織發(fā)起的全球可再生能源領(lǐng)域ju投資價(jià)值的十大領(lǐng)xian技術(shù)評選中該技術(shù)獲得“藍(lán)天獎(jiǎng)”，再一次證明了生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)在國際上的影響力。我國使用的生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)，主要有固定床、流化床和直接干餾熱解3種工藝形式。

　大型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)主要作為上網(wǎng)電站，它適應(yīng)的生物質(zhì)較為廣泛，所需的生物質(zhì)數(shù)量巨大，必須配套專門的生物質(zhì)供應(yīng)中心和預(yù)處理中心，系統(tǒng)功率一般在5000kW以上，雖然與常規(guī)能源相比仍顯得非常小，但在技術(shù)發(fā)展成熟后，它將是今后替代常規(guī)能源電力的主要方式之一。一般來說，發(fā)電規(guī)模越大，單位發(fā)電量需要的成本就越低，也越有利于提高熱效率和降低二次污染。由表1的國內(nèi)200kW級和1000kW級氣化發(fā)電系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的對比數(shù)據(jù)，可見發(fā)電規(guī)模對推廣氣化發(fā)電的重要性。生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)主要包括：直接燃燒發(fā)電技術(shù)、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)、生物化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)等3種途徑。