中國(guó)生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀

董玉平1，鄧波1，景元琢2，強(qiáng)寧2，申樹(shù)云1

(1.山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山東濟(jì)南250061；2.濟(jì)南百川同創(chuàng)實(shí)業(yè)有限公司，山東濟(jì)南250101)

　　摘要:生物質(zhì)能是一種重要的可再生能源，利用生物質(zhì)氣化技術(shù)能實(shí)現(xiàn)CO2的歸零排放，節(jié)約常規(guī)能源，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。介紹了生物質(zhì)氣化的工藝特點(diǎn)和相關(guān)氣化裝置，闡述了生物質(zhì)氣化領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向，分析了我國(guó)生物質(zhì)氣化技術(shù)的商業(yè)化現(xiàn)狀并提出了參考建議。

　　0前言

　　能源和環(huán)境問(wèn)題已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)，隨著我國(guó)能源消耗的迅速增長(zhǎng)，化石燃料的大量使用帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，煤、石油、天然氣作為現(xiàn)階段的主要能源，同時(shí)也是寶貴的有機(jī)化工的原料，資源量日益減少，我國(guó)普遍用作燃料的方式造成了很大的浪費(fèi)。開(kāi)發(fā)潔凈的可再生能源成為了可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。與此同時(shí)，生物質(zhì)能在可再生能源中，是地球上唯一能夠儲(chǔ)存和可運(yùn)輸?shù)?a href="http://msthinker.com/news/article-5683.html" target="_blank">清潔能源，資源量大，分布廣，開(kāi)發(fā)潛力巨大。

　　從化學(xué)的角度上看，生物質(zhì)的組成是CH化合物，它與常規(guī)的礦物能源如石油、煤等是同類(lèi)(煤和石油都是生物質(zhì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期轉(zhuǎn)換而來(lái)的)，生物質(zhì)是植物通過(guò)光合作用生成的有機(jī)物，包括農(nóng)林廢棄物(如秸稈、稻草、樹(shù)枝等)，薪柴，食品制糖工業(yè)的作物殘?jiān)?，城市有機(jī)垃圾，能源作物，動(dòng)物排泄物等，它的特性和利用方式與礦物燃料有很大的相似性，可以充分利用已經(jīng)發(fā)展起來(lái)的常規(guī)能源技術(shù)開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能，這也是開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能的優(yōu)勢(shì)之一。我國(guó)生物質(zhì)能極為豐富，僅秸稈等農(nóng)林生物質(zhì)廢棄物資源量年約7@108t，相當(dāng)于3.1@108t噸標(biāo)煤，但相當(dāng)多的生物質(zhì)被廢棄和焚燒。我國(guó)于2006年實(shí)施5中華人民共和國(guó)可再生能源法，將生物質(zhì)能等可再生能源的科學(xué)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展列為國(guó)家科技發(fā)展與高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域。

　　1生物質(zhì)氣化技術(shù)概述

　　1.1生物質(zhì)氣化原理

　　生物質(zhì)氣化是在不完全燃燒條件下，利用空氣中的氧氣或含氧物質(zhì)作氣化劑，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為含CO，H2，CH4等可燃?xì)怏w的過(guò)程。目前氣化技術(shù)是生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)中最具實(shí)用性的一種，將低品位的固態(tài)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位的可燃?xì)怏w，可用于驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)、熱氣機(jī)發(fā)電，農(nóng)用灌溉設(shè)備，用于炊事、采暖和作物烘干等。由于生物質(zhì)原料由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等組成，含氧量和揮發(fā)分都很高，活性較強(qiáng)，更有利于氣化，根據(jù)氣化介質(zhì)和氣化爐的不同，燃?xì)鉄嶂狄矔?huì)發(fā)生變化。當(dāng)采用空氣作為氣化劑進(jìn)行氣化時(shí)，燃?xì)鉄嶂祵⒃?~18MJPm3的范圍內(nèi)變化。氣化反應(yīng)過(guò)程同時(shí)包括固體燃料的干燥、熱分解反應(yīng)、氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。

　　1.2生物質(zhì)氣化的工藝

　　生物質(zhì)氣化根據(jù)所處的氣化環(huán)境可分為空氣氣化、富氧氣化、水蒸氣氣化和熱解氣化。空氣氣化技術(shù)直接以空氣為氣化劑，氣化效率較高，是目前應(yīng)用最廣，也是所有氣化技術(shù)中最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的一種。由于大量氮?dú)獾拇嬖?，稀釋了燃?xì)庵锌扇細(xì)怏w的含量，氮?dú)庹嫉娇傮w積的50%~55%，燃?xì)鉄嶂递^低，通常為5~6MJPm3?？芍苯佑糜诠狻⒐I(yè)鍋爐等。

　　富氧氣化使用富氧氣體做氣化劑，在與空氣氣化相同的當(dāng)量比下，反應(yīng)溫度提高，反應(yīng)速率加快，可得到焦油含量低的中熱值燃?xì)猓l(fā)熱值一般在10~18MJPm3，與城市煤氣相當(dāng)，但相應(yīng)會(huì)增加制氧設(shè)備，電耗和成本都很高，在一定場(chǎng)合下，具有顯著的效益，使生產(chǎn)的總成本降低。吳創(chuàng)之等使用循環(huán)流化床富氧氣化木粉得到最佳氣化條件:氧氣濃度(90+5)%，氣化當(dāng)量比約0.15。富氧氣化可用于大型整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)系統(tǒng)、固體垃圾發(fā)電等。

　　水蒸氣氣化是指在高溫下水蒸氣同生物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，涉及水蒸氣和碳的還原反應(yīng)，CO與水蒸氣的變換反應(yīng)等甲烷化反應(yīng)以及生物質(zhì)在氣化爐內(nèi)的熱分解反應(yīng)。燃?xì)赓|(zhì)量好，H2含量高(30%~60%)，熱值在10~16MJPm3，由于系統(tǒng)需要蒸汽發(fā)生器和過(guò)熱設(shè)備，一般需要外供熱源，系統(tǒng)獨(dú)立性差，技術(shù)較復(fù)雜?，F(xiàn)研究主要在流化床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。Gil等在常壓泡狀流化床反應(yīng)器內(nèi)研究了空氣、水蒸氣和水蒸氣-氧氣三種不同的氣化劑對(duì)氣化產(chǎn)物的影響，發(fā)現(xiàn)以水蒸氣為氣化介質(zhì)時(shí)，氫氣的百分含量最高。

　　熱解氣化不使用氣化介質(zhì)，又稱(chēng)為干餾氣化，產(chǎn)生固定炭、液體(焦油)與可燃?xì)?，熱值?0~13MJPm3。

　　1.3生物質(zhì)氣化反應(yīng)設(shè)備

　　生物質(zhì)氣化按照氣化器中可燃?xì)庀鄬?duì)物料流動(dòng)速度和方向不同，分為固定床氣化和流化床氣化兩種。固定床氣化爐中，物料發(fā)生氣化反應(yīng)是在相對(duì)靜止的床層中進(jìn)行，其結(jié)構(gòu)緊湊，易于操作并具有較高的熱效率。

　　1.3.1固定床氣化爐

　　固定床氣化爐具有一個(gè)容納原料的爐膛和承托反應(yīng)料層的爐柵。應(yīng)用較廣泛的是下吸式氣化爐和上吸式氣化爐。如圖1和圖2所示，下吸式氣化爐中，原料由上部加入，依靠重力下落，經(jīng)過(guò)干燥區(qū)后水分蒸發(fā)，進(jìn)入溫度較高的熱分解區(qū)生成炭、裂解氣、焦油等，繼續(xù)下落經(jīng)過(guò)氧化還原區(qū)將焦炭和焦油等轉(zhuǎn)化為CO，CO2，CH4和H2等氣體，爐內(nèi)運(yùn)行溫度在400~1200e左右，燃?xì)鈴姆磻?yīng)層下部吸出，灰渣從底部排出。下吸式氣化爐工作穩(wěn)定，氣化產(chǎn)生的焦油在通過(guò)下部高溫區(qū)一部分可被裂解為永久性小分子氣體，使氣體熱值提高并降低了出爐燃?xì)庵薪褂秃?。上吸式氣化爐中，原料移動(dòng)方向與氣流方向相反，氣化劑由爐體底部進(jìn)氣口進(jìn)入爐內(nèi)參與氣化，產(chǎn)生的燃?xì)庾韵露狭鲃?dòng)，由燃?xì)饪谂懦觯鰻t燃?xì)饣曳稚?，氣化效率較高，但存在密封困難，添料不方便等問(wèn)題。

　　1.3.2流化床氣化爐

　　流化床氣化爐在吹入的氣化劑作用下，物料顆粒、砂子、氣化介質(zhì)充分接觸，受熱均勻，在爐內(nèi)呈/沸騰0狀態(tài)，氣化反應(yīng)速度快，產(chǎn)氣率高。與固定床相比，流化床沒(méi)有爐柵，一個(gè)簡(jiǎn)單的流化床由燃燒室、布風(fēng)板組成，氣化劑通過(guò)布風(fēng)板進(jìn)入流化床反應(yīng)器中。按氣化器結(jié)構(gòu)和氣化過(guò)程，可將流化床分為鼓泡流化床和循環(huán)流化床，如圖3和圖4所示。

　　鼓泡流化床氣化爐是最簡(jiǎn)單的流化床，氣流速度較慢，比較適合顆粒較大的生物質(zhì)原料，一般需增加熱載體。而循環(huán)流化床氣化爐在氣體出口設(shè)有旋風(fēng)分離器或袋式分離器，流化速度較高，適用于較小的生物質(zhì)顆粒，通常情況下不需加流化床熱載體，運(yùn)行簡(jiǎn)單，有良好的混合特性和較高的氣固反應(yīng)速率。一般流化床氣化爐反應(yīng)溫度控制在700~900e。

　　1.3.3固定床氣化爐與流化床氣化爐適用范圍

　　流化床氣化與固定床氣化相比較，氣化溫度更均勻，氣化強(qiáng)度更高，原料粒度要求小，對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，以木材加工廠下腳料和碾米廠的稻殼為原料的中小型氣化發(fā)電系統(tǒng)比較適合。但同時(shí)由于流化床床層溫度相對(duì)較低，焦油裂解受到抑制，產(chǎn)出氣中焦油含量較高，用于發(fā)電需要復(fù)雜的凈化系統(tǒng)，流化床內(nèi)氣流速度大，石英砂等惰性熱載體與床壁易于磨損，燃料顆粒細(xì)小，產(chǎn)出氣體中帶出物較多，加重系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。

　　固定床氣化對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，原料粒度要求不嚴(yán)格，反應(yīng)區(qū)溫度較高有利于焦油的裂解，出爐灰分相對(duì)較少，系統(tǒng)投資較循環(huán)流化床低，但固定床氣化強(qiáng)度不高，一般是間歇式工作，在連續(xù)工作方面不如流化床，目前在農(nóng)村集中供氣供熱系統(tǒng)和中小型氣化發(fā)電中廣泛應(yīng)用。

　　固定床氣化爐與流化床氣化爐都有各自的特點(diǎn)和一定的適用范圍，如表1所示。固定床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便利，運(yùn)行模式靈活，適用于中小規(guī)模生產(chǎn)；而流化床適合于工業(yè)化、大型化，設(shè)備較復(fù)雜、投資大。充分考慮目標(biāo)市場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇技術(shù)路線，采用最適宜的技術(shù)。

　　1.4生物質(zhì)氣體凈化

　　在氣化爐反應(yīng)過(guò)程中，燃?xì)庵袔в幸徊糠只曳趾鸵簯B(tài)焦油，必須從中分離出來(lái)，避免堵塞管道。灰分的處理從技術(shù)角度分析較容易，通過(guò)提高氣化效率，燒結(jié)成灰后較易處理，而焦油的處理則較復(fù)雜，在一定規(guī)模下可使用催化裂解，一般較可行的方式是物理化學(xué)法結(jié)合。

　　目前適用生物質(zhì)氣化焦油的去除方法主要包括普通方法和催化裂解法，普通法除焦油可分為濕法和干法兩種。濕法去除焦油是生物質(zhì)氣化燃?xì)鈨艋夹g(shù)中最為普通的方法，包括水洗法和水濾法，它利用水洗燃?xì)猓怪焖俳禍貜亩_(dá)到焦油冷凝并從燃?xì)庵蟹蛛x的目的。干法去除焦油是將吸附性強(qiáng)的物質(zhì)(如炭粒，玉米芯等)裝在容器中，當(dāng)燃?xì)獯┻^(guò)吸附材料和過(guò)濾器時(shí)，把其中的焦油過(guò)濾出來(lái)。催化裂解法是在一定溫度下，使用白云石(MgCO3#CaCO3)和鎳基等催化劑把焦油分解成永久性小分子氣體，裂解后的產(chǎn)物與燃?xì)獬煞窒嗨?。中小型氣化發(fā)電或集中供氣系統(tǒng)出于成本方面的考慮，大多采用水洗法，優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)有除焦、除塵和降溫三方面的效果；其缺點(diǎn)則是產(chǎn)生的洗焦廢水會(huì)造成一定的二次污染。目前國(guó)內(nèi)秸稈氣化工程一般循環(huán)利用洗焦廢水，不向外排放。而對(duì)洗焦廢水尚無(wú)成熟的處理工藝，國(guó)內(nèi)外處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

　　生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂统煞謴?fù)雜，目前還缺乏有效的檢測(cè)手段，可以分析出的成分有200多種，大部分是苯的衍生物。一般而言，焦油的含量與反應(yīng)溫度、加熱速率和氣化過(guò)程的滯留時(shí)間有關(guān)。燃?xì)庵薪褂湍芰吭诳偰芰恐姓加泻艽蟮谋戎?生物質(zhì)氣化的焦油能量可達(dá)5%~15%)。這部分能量在低溫時(shí)難與可燃?xì)怏w一起被利用，大多被浪費(fèi)掉，大大降低了氣化效率。不同氣化反應(yīng)溫度下的焦油生成量如圖5所示。

　　2生物質(zhì)氣化的最新進(jìn)展

　　2.1生物質(zhì)氣化焦油的催化裂解

　　氣化過(guò)程中焦油是不可避免的副產(chǎn)物，對(duì)整個(gè)氣化系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)了很大的麻煩，液態(tài)焦油易于灰分、水黏結(jié)堵塞管道；對(duì)金屬材質(zhì)的氣化設(shè)備和PE塑料管道具有較強(qiáng)的腐蝕作用；焦油中含有大量的能量，降低了氣化效率和燃?xì)鉄嶂?。目前催化裂解是生物質(zhì)氣化的主要研究方向之一。

　　在焦油轉(zhuǎn)化過(guò)程中，水蒸氣和二氧化碳對(duì)其裂解反應(yīng)過(guò)程起著重整作用，反應(yīng)生成CO和H2，提高了可燃?xì)怏w的產(chǎn)量和熱值，反應(yīng)過(guò)程為：

　　目前國(guó)內(nèi)外已研究的用于生物質(zhì)氣化焦油裂解的催化劑有白云石、鎳基催化劑和堿金屬催化劑等。

　　白云石在用于生物質(zhì)氣化時(shí)，因其脫除焦油的高效性和成本低、實(shí)用價(jià)值高而得到廣泛應(yīng)用。它可以與生物質(zhì)在氣化前直接混和，也可置于下游反應(yīng)器中作保護(hù)床，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了深入研究，是生物質(zhì)氣化領(lǐng)域目前研究得最多的催化劑。

　　鎳基催化劑在生物質(zhì)焦油的裂解上，能重整碳?xì)浠衔锊⒄{(diào)整氣體產(chǎn)物的成分，在750e時(shí)即有很高的裂解率，具有很好的催化作用。但由于催化劑表面的積碳和燒結(jié)會(huì)導(dǎo)致鎳基催化劑失去活性，通過(guò)添加助催化劑的方法可以改善其性能。很多研究者為此做了大量的工作。Aznar等研究表明，商業(yè)鎳基催化劑能使生物質(zhì)焦油轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%以上，并可調(diào)整氣體產(chǎn)物的組分。

　　堿金屬催化劑一般與生物質(zhì)原料混合加入氣化爐中，回收比較困難，且會(huì)導(dǎo)致氣化爐排灰量增加，這些問(wèn)題影響了堿金屬催化劑技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。Encinar等研究堿金屬氯化物對(duì)焦油的催化裂解作用，分析了各種催化劑及其濃度對(duì)氣化的影響。Mudge等研究了幾種堿金屬碳酸鹽和天然礦物質(zhì)催化水蒸氣氣化木屑的活性。

　　2.2生物質(zhì)氣化制氫，制甲醇

　　生物質(zhì)在高溫下經(jīng)一系列熱化學(xué)反應(yīng)以及蒸汽重整、水氣轉(zhuǎn)換和變壓吸附(PSA)氫氣分離等化工過(guò)程可以生成高純度氫氣。中國(guó)科學(xué)院廣州能源所呂鵬梅等以鋸末為原料，在流化床氣化爐中探討了催化氣化制取富氫氣體的一些主要參數(shù)。意大利LcAquila的Rapagna等利用催化劑對(duì)杏仁殼氣化試驗(yàn)，得到含氫量60%的氣體。其他學(xué)者也進(jìn)行了廣泛的研究。生物質(zhì)氣化制氫技術(shù)具有不同的途徑，很有可能為大規(guī)模氫能制備提供一條潛在高效、清潔的途徑。

　　生物質(zhì)經(jīng)熱解氣化、氣體凈化，重整、H2PCO比例調(diào)節(jié)，甲醇合成及分離提純等工藝處理后可合成甲醇。美國(guó)、歐盟和日本等有很多公司和研究機(jī)構(gòu)都致力于開(kāi)發(fā)由生物質(zhì)合成甲醇的技術(shù)，并建立了生物質(zhì)制甲醇的示范裝置。

　　2.3生物質(zhì)超臨界氣化

　　生物質(zhì)超臨界氣化目前研究重點(diǎn)是生物質(zhì)超臨界水催化氣化制氫，生物質(zhì)在超臨界水中，氣化率可以達(dá)到100%，氫氣含量可超過(guò)50%，對(duì)于含水量高的濕生物質(zhì)可直接氣化，減少了高能耗的干燥過(guò)程。西安交通大學(xué)等高校和科研單位對(duì)超臨界水氣化制氫進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究。中科院山西煤炭研究所曲先鋒等考察了稻桿在超臨界水中的熱解行為，毛肖岸等研究發(fā)現(xiàn)纖維素在超臨界水中的氣化率較高。生物質(zhì)超臨界水氣化反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜，還未從理論和技術(shù)上系統(tǒng)總結(jié)出可工業(yè)化利用的規(guī)律，仍停留在實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模研究。

　　3生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用和商業(yè)化

　　3.1生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　美國(guó)，歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以農(nóng)場(chǎng)為主，生物質(zhì)資源集中，生物質(zhì)氣化一般規(guī)模較大，以發(fā)電和供熱為主，自動(dòng)化程度高，工藝較復(fù)雜，主要有生物質(zhì)氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)、熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)等，發(fā)電效率和綜合熱效率都較高。而中國(guó)主要以家庭為單位進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，生物質(zhì)的收集相對(duì)比較困難，目前生物質(zhì)氣化應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域是集中供氣以及中小型氣化發(fā)電，也有用于工業(yè)鍋爐供熱。農(nóng)村集中供氣工程解決了農(nóng)作物秸稈的焚燒和炊事用能問(wèn)題，而生物質(zhì)氣化發(fā)電主要針對(duì)具有大量生物質(zhì)廢棄物的木材加工廠，碾米廠等工業(yè)企業(yè)。目前，生物質(zhì)氣化的主要功能定位是節(jié)能和環(huán)保，針對(duì)的客戶對(duì)象集中在需處理生物質(zhì)廢棄物的企業(yè)和團(tuán)體，優(yōu)勢(shì)在于規(guī)模靈活，投資較低。中科院廣州能源所在循環(huán)流化床氣化發(fā)電方面進(jìn)行了深入的研究，建立了幾十處示范工程；山東大學(xué)在下吸式固定床氣化集中供氣、供熱、發(fā)電系統(tǒng)上進(jìn)行的研究，已在全國(guó)建立示范工程200余處；浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、山東省能源所等單位也對(duì)生物質(zhì)氣化技術(shù)進(jìn)行了各自的研究工作。

　　3.2社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益

　　生物質(zhì)作為一種儲(chǔ)量豐富的可再生能源，利用氣化技術(shù)轉(zhuǎn)化為清潔能源，其SO2排放量只相當(dāng)于煤的1P10，NOX排放量?jī)H為煤的1P5左右，燃燒過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了CO2的零排放，減少了空氣污染，保護(hù)了環(huán)境，同時(shí)也為農(nóng)林廢棄物的規(guī)?；锰峁┝擞猛?，實(shí)現(xiàn)了資源的節(jié)約化利用。對(duì)農(nóng)民來(lái)說(shuō)，生物質(zhì)資源的收集和運(yùn)輸，增加了直接就業(yè)的機(jī)會(huì)，而秸稈等生物質(zhì)原料收購(gòu)能增加農(nóng)民的收入，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，而且生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的氣體和電力使用戶能有效的降低生活能源支出以及享受到綠色電力的效益，擴(kuò)大了清潔便利能源利用的可得性。

　　3.3生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展障礙和未來(lái)的展望

　　從生物質(zhì)氣化應(yīng)用發(fā)展的現(xiàn)狀看，存在著以下幾個(gè)問(wèn)題：

　　從經(jīng)濟(jì)上講，目前最大的問(wèn)題是資源的收集。中國(guó)絕大部分農(nóng)村都是以農(nóng)戶為生產(chǎn)單位，資源分散，對(duì)于氣化技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用造成了一定的障礙，從成本上分析，規(guī)模化應(yīng)用將導(dǎo)致生物質(zhì)收集半徑的加大與運(yùn)輸成本提高，可能失去經(jīng)濟(jì)性。

　　在技術(shù)上，目前的生物質(zhì)氣化技術(shù)還未完全解決二次污染問(wèn)題。中小型氣化發(fā)電設(shè)備大部分采用水洗方法，這些水含有灰份和焦油等物質(zhì)，一般循環(huán)使用不對(duì)外排放。大型化后耗水量將大大增加，洗焦廢水的生化處理工藝仍不成熟。目前對(duì)焦油的處理技術(shù)還未成熟，而如果采用催化裂解手段等方法處理，則需要設(shè)備達(dá)到一定規(guī)模才能適用。生物質(zhì)氣化可以減少環(huán)境污染，但如果在減少二氧化碳排放的同時(shí)增加了焦油的污染，就失去了該技術(shù)的意義，徹底解決焦油的污染問(wèn)題，將是今后一項(xiàng)重要的研究工作。

　　生物質(zhì)氣化具有廣闊的發(fā)展前景，未來(lái)生物質(zhì)能源將在可再生能源中占有重要地位，氣化技術(shù)也將取得突破，生物質(zhì)氣化將逐步由制取低熱值氣體向中高熱值氣體邁進(jìn)。在氣化制氫方面，蒸汽氣化和超臨界水催化氣化值得關(guān)注。生物質(zhì)本身能量密度偏低，以水為介質(zhì)制取氫氣不會(huì)顯著降低燃?xì)獾臒嶂担哂休^高的能量轉(zhuǎn)化效率，同時(shí)這類(lèi)制氫技術(shù)具有較強(qiáng)的有機(jī)物無(wú)害化處理能力、反映條件溫和、產(chǎn)品的能量品味高等優(yōu)點(diǎn)，與生物質(zhì)的可再生性和水的循環(huán)利用相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化、利用與大自然的良性循環(huán)。在生物質(zhì)氣化制取液體燃料方面，隨著氣體凈化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和新技術(shù)開(kāi)發(fā)力度的加大，成本將有望大大降低，經(jīng)濟(jì)性提高，在相關(guān)政策的支持下，會(huì)逐步替代部分石油等不可再生資源，達(dá)到規(guī)?；⒐I(yè)化的利用途徑。目前的氣化集中供氣和中小型氣化發(fā)電技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展，各種新工藝和新設(shè)備會(huì)不斷的涌現(xiàn)，可靠性和成熟度也大大提高，區(qū)域的熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)有望得到商業(yè)化應(yīng)用。

　　3.4山東大學(xué)在生物質(zhì)氣化方面的科研狀況

　　山東大學(xué)自1997年就開(kāi)展了生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究，組建了山東省生物質(zhì)能工程技術(shù)研究中心涉及氣化集中供氣、供熱、氣化發(fā)電、氣熱電聯(lián)供等多項(xiàng)領(lǐng)域。先后承擔(dān)了國(guó)家高技術(shù)發(fā)展項(xiàng)目(863)、國(guó)家星火計(jì)劃、山東省科學(xué)基金、山東省科技攻關(guān)等多項(xiàng)國(guó)家和省部級(jí)科研課題，具備了較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)技術(shù)條件、資金支持，一批科技成果正在推出。自主研發(fā)的濕式秸稈凈化機(jī)組以及相關(guān)的配套產(chǎn)品已在全國(guó)十余省市200余處的集中供氣系統(tǒng)中推廣應(yīng)用，受到用戶的普遍歡迎，運(yùn)行效果良好。目前在該領(lǐng)域中山東大學(xué)實(shí)力雄厚，市場(chǎng)綜合占有率處于領(lǐng)先地位。在科研投入上，連續(xù)幾年加大力度，經(jīng)過(guò)對(duì)集中氣化系統(tǒng)合工藝上的改進(jìn)與創(chuàng)新，在生物質(zhì)氣化中的焦油凈化上取得了突破，運(yùn)用新工藝使秸稈氣化產(chǎn)生燃?xì)庵薪褂秃啃∮?0mgP(m3)，對(duì)全國(guó)的生物質(zhì)氣化集中供氣產(chǎn)生了積極的意義。

　　4結(jié)論

　　我國(guó)對(duì)生物質(zhì)能源利用極為重視，己連續(xù)在四個(gè)國(guó)家五年計(jì)劃中將生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究與應(yīng)用列為重點(diǎn)項(xiàng)目，在生物質(zhì)氣化與氣化發(fā)電方面的研究與開(kāi)發(fā)取得了積極的進(jìn)展。一大批優(yōu)秀的科研成果和應(yīng)用技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)，中小規(guī)模的集中供氣、供熱及氣化發(fā)電等方面已進(jìn)入實(shí)用階段，使我國(guó)的生物質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)得到了快速的發(fā)展。本文總結(jié)了生物質(zhì)氣化的工藝，氣化爐類(lèi)型和氣體凈化系統(tǒng)，介紹了國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)氣化的最新研究進(jìn)展，對(duì)目前阻礙生物質(zhì)氣化技術(shù)商業(yè)化運(yùn)行的主要因素進(jìn)行了分析。建議盡快解決生物質(zhì)氣化的關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)的配套技術(shù)和設(shè)施，積極建立具有規(guī)模效益的新技術(shù)試驗(yàn)示范工程，解決技術(shù)、市場(chǎng)和政策三者之間的銜接問(wèn)題，明確法律、稅收政策和資金支持辦法，大力推進(jìn)我國(guó)生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展。