麥電網訊：稭稈熱解氣化技術是近年來發展的一項較新的稭稈利用技術，即将稭稈轉化為氣體燃料的熱化學過程。稭稈在氣化反應器中氧氣不足的條件下發生部分燃燒，以提供氣化吸熱反應所需的熱量，使稭稈在700—850℃左右的氣化溫度下發生熱解氣化反應，轉化為含H2、CO和低分子烴類的可燃氣體。稭稈熱解氣化得到的可燃氣體既可以直接作為鍋爐燃料供熱，又可以經過除塵、除焦、冷卻等淨化處理後，為燃氣用戶集中供氣，或者驅動燃氣輪發電機或燃氣内燃發電機發電。

（一）國内外技術研發現狀

1.國外技術研發現狀 國外生物質氣化技術研究主要集中在氣化發電、合成甲醇以及熱電聯産等方面。美國及歐洲等發達國家農業生産以農場為主，生物質資源集中，合同收購額大，并且由于其森林覆蓋率高，生物質資源多為木材以及林業加工廢棄物，其生物質氣化朝着規模化、自動化、集成化方向發展，但采取的工藝複雜，造價昂貴。目前應用的主要有生物質氣化聯合循環發電（B／IGCC）以及熱電聯産（CHP）等，發電效率和綜合熱效率都較高。歐美發達國家對生物質氣化技術也進行了多年的研究，主要将其用于發電，B／IGCC是應用比較廣泛的生物質氣化發電技術。目前國際上有很多發達國家開展這方面研究并建成多個兆瓦級示範工程，如美國Battelle（63兆瓦）和夏威夷（6兆瓦）項目，歐洲英國（8兆瓦）、芬蘭（6兆瓦）以及瑞典Varnamo示範工程等。這些示範工程的原料以木材和經過預處理成型後的生物質原料為主。采用IGCC技術的生物質發電系統主要問題是系統造價高。以意大利12兆瓦的IGCC示範項目為例，發電效率約為31.7％，但建設成本高達25 000元／千瓦，發電成本約1.2元／千瓦時，實用性很差。近年來，發達國家也研究了其他技術路線，如比利時和奧地利的生物質氣化外燃式燃氣輪機發電技術，美國的斯特林發動機發電技術，在提高發電效率的前提下降低生産成本，但技術仍未成熟，成本依然很高，尚處于示範階段。

西方國家對基于固定床的生物質氣化發電系統也進行了研究，但低密度生物質的固定床氣化發電面臨着許多技術難題。目前，意大利AnticheTerreToscana和芬蘭技術研究中心正在進行低密度生物質固定床氣化技術的研究，并且已經被列入歐盟的JOULE／THERMIE計劃中。在熱電聯産方面，瑞典、丹麥等北歐國家已成功實施了生物質氣化的區域熱電聯産計劃，使生物質在提供高品位電能的同時滿足供熱的要求。瑞典的地區供熱和熱電聯産，生物質能源占到所消耗能源的26％；奧地利建立了燃燒木材剩餘物的區域供電、供熱系統，目前已有容量為1～2兆瓦的區域供熱站近100個。

2.我國技術研發現狀

我國目前生物質氣化應用最廣泛的領域是集中供氣以及中小型氣化發電，少量用于工業鍋爐供熱。農村集中供氣工程解決了農作物稭稈的焚燒和炊事用能問題，而生物質氣化發電主要針對具有大量生物質廢棄物的木材加工廠、碾米廠等工業企業。我國的稭稈氣化主要用于供熱、供氣、發電及化學品合成。

（1）稭稈氣化供熱。稭稈氣化供熱是指稭稈經過氣化爐氣化後，生成的燃氣送人下一級燃燒器中燃燒，為終端用戶提供熱能。稭稈氣化供熱技術廣泛應用于區域供熱和木材、谷物等農副産品的烘幹等，與常規木材烘幹技術相比具有升溫快、火力強、幹燥質量好的優點，并能縮短烘幹周期，降低成本。

（2）稭稈氣化供氣。稭稈氣化供氣是指氣化爐産生的生物質燃氣通過相應的配套設備為居民提供炊事用氣。稭稈氣化供氣又分為集中供氣和單獨供氣兩種類型。

①稭稈氣化集中供氣。生物質氣化集中供氣系統是20世紀90年代以來在我國發展起來的一項新的生物質能源利用技術。它是在農村的一個村或組建立一個生物質氣化站，将生物質經氣化爐氣化後轉變成燃氣，通過輸氣管網輸送和分配到用戶，系統規模一般為數十戶至數百戶。目前，我國已廣泛推廣利用生物質氣化技術建設集中供氣系統，以滿足農村居民炊事和采暖用氣。

在稭稈氣化集中供氣系統中，氣化爐的選用是根據不同的用氣規模來确定的，如果供氣戶數較少，選用固定床氣化爐；如果供氣戶數多（一般多于1 000戶），則使用流化床氣化爐更好。稭稈燃氣的爐具與普通的城市煤氣爐具有所區别，國内此類爐具的生産廠家也較多，效果也較好，可以滿足用戶要求。

②戶用稭稈氣化供氣。該種方式為一家一戶的農村居民使用，戶用小型稭稈氣化爐，産生的燃氣直接接人爐竈使用，系統具有體積小、投資少的優點。但也有顯著的缺點：由于氣化爐與竈直接相連，生物質燃氣未得到任何淨化處理，因而竈具上連接管及氣化爐都有焦油滲出，衛生很差，且易堵塞連接管及竈具；因氣化爐較小，氣化條件不易控制，産出氣體中可燃氣成分質量不穩，并且不連續，影響燃用，甚至有安全問題；從點火至産氣需要有一定的啟動時間，增加了勞動時間，而且該段時間内煙氣排放也是個問題。

③稭稈氣化發電。我國在生物質氣化方面有一定的基礎。早在20世紀60年代初就開展了這方面的研究工作，近20年來加快了生物質氣化發電技術的進一步研究，開發的中小規模氣化發電系統具有投資少、原料适應性和規模靈活性好等特點，已研制成功的中小型生物質氣化發電設備功率從幾千瓦到5 000千瓦。

氣化爐的結構有層式下吸式、開心式、下吸式和常壓循環流化床氣化爐等，采用單燃料氣體内燃機和雙燃料内燃機，單機最大功率已達500千瓦。

農業廢棄物氣化發電技術經過近年來的研究、探索，分别解決了流化床氣化、焦油裂解、低熱值燃氣機組改造、焦油污水處理和系統控制及優化等各種核心技術，在技術的産品化和标準化研究、提高農業廢棄物氣化發電站的成套性和實用性方面取得較大進展，形成了具有我國特色的農業廢棄物能源利用方式。我國的生物質氣化發電正在向産業規模化方向發展，在國内推廣很快，而且設備還出口到泰國、緬甸、老撾等東南亞國家和地區。目前已簽訂的中小型農業廢棄物氣化發電項目總裝機容量40兆瓦以上，成為國際上應用最多的中小型生物質氣化發電系統。

我國的生物質IGCC示範系統正在建設之中，裝機容量為4～6兆瓦。該技術與國外先進的同類技術相當，而設備已全部實現國産化，投資不到國外的2／3，運行成本比國外低50％左右。而目前已有應用的稭稈直燃發電要求生物質資源集中，數量巨大，在大規模利用下才有明顯的經濟效益。以前我國該技術應用發展較少，國内近期開始從發達國家引進該技術，但項目投資成本高，進口技術的投資成本在1.1萬元／千瓦以上，是我國氣化發電的1.5倍以上。

④稭稈氣化合成化學品。目前，通過使用催化劑将CO和H2合成為甲醇、二甲醚的技術已經比較成熟，生物質氣化得到的氣體中含有CO和H2成分，所以，在一定條件下用生物質氣化得到的氣體作為合成氣原料生産甲醇、二甲醚，為運輸業提供代用燃料是可行的，而且這已成為目前研究的重點。美國國家可再生能源實驗室正研究用此法合成甲醇，目标是使合成的甲醇成本低于車用汽油。我國在利用生物質氣化合成氣制甲醇、二甲醚方面也進行了探索性實驗研究。

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