生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)現(xiàn)存問題及工藝介紹
一、概況
在全球范圍內(nèi)可用的固體生物質(zhì)數(shù)量巨大，主要以農(nóng)業(yè)廢棄物和木材廢物為主。生物質(zhì)分布分散，收集和運輸困難，在目前的條件下，難以采用大規(guī)模燃燒技術(shù)，所以中小規(guī)模的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)（200-5000kw）有其獨特的優(yōu)勢。當前，由于生物質(zhì)廢棄物浪費嚴重，價格低廉，所以生物質(zhì)氣化發(fā)電成本約為0.2-0.3元kw/h已經(jīng)接近常規(guī)發(fā)電，其單位投資僅3500-4000元/kw，為煤電的60%-70%,所以具備進入市場的條件。
由于生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)電未能很好解決二次環(huán)境污染問題，大大減緩了發(fā)展的步伐，按目前的技術(shù)，減少燃氣中焦油含量和凈化發(fā)電機尾氣，同時避免二次環(huán)境污染是生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)電發(fā)展的關(guān)鍵。
1、生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)電主要污染分析
焦油又稱為煤膏，是煤干餾過程中得到的一種黑色或黑褐色粘稠狀液體，具有特殊臭味，可燃并有腐蝕性。是一種高芳香度的碳氫化合物（voc）的復雜混合物。
2、現(xiàn)在工藝狀況
傳統(tǒng)生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)主要由螺旋輸送機、下吸式氣化爐、旋風除塵器、噴淋凈化器等凈化設備、羅茨鼓風機、安全水封、內(nèi)燃式發(fā)電機、濕法儲氣柜以及管網(wǎng)等組成，如圖一所示，將產(chǎn)出氣體主要有（H2、CH4、CO）用于發(fā)電，實現(xiàn)氣電聯(lián)產(chǎn)。由于在生物質(zhì)氣化爐中氣體停留時間太短，溫度太低不能滿足還原層完全反應條件，產(chǎn)生了大量的焦油（100~150mg/m3）；在經(jīng)過干、濕式凈化與過濾，焦油含量控制在（50mg/m3）左右。生物質(zhì)氣化中的焦油和灰分含量過多會使火花塞積炭而不能打火，時間數(shù)據(jù)表明焦油和灰份含量小于10mg/Nm3的產(chǎn)生氣使火花塞積炭的可能較小，能夠滿足發(fā)電機組的可靠運行。
如果按照現(xiàn)有的工藝運行，存在兩個急需解決的難題。其一、焦油含量50mg/m3不能滿足內(nèi)燃式發(fā)電機組運行的；其二、焦油所產(chǎn)生的二次污染以及內(nèi)燃式發(fā)電機組尾氣排放造成環(huán)境污染更為嚴峻。
二、除焦油凈化技術(shù)
焦油的凈化從源頭上來講是根本上解決生物質(zhì)氣化爐的結(jié)構(gòu)和工藝問題，使焦油在裂化層滿足其裂化反應條件，充分反應成CH4、H2，這樣既能解決環(huán)境污染，又提高了氣體的熱值和燃氣中可燃物的含量，由于工藝尚限制生物質(zhì)氣化爐出口燃氣中完全無焦油是不可能的，在工藝尚存在二次除焦問題。目前常用的二次除焦技術(shù)又靜電除焦油與過濾除焦油兩種技術(shù)，下面就這兩種技術(shù)做個簡單的介紹。
1、靜電除焦油技術(shù)
工作原理；當含焦油（塵）煤氣通過處于氣體電離狀態(tài)下的兩極空間時，氣體中的塵埃和焦油微粒和電子碰撞摩擦過程中被強制荷電。由于電而被加速的自由電子不僅數(shù)量大，而且要通過整個極間空間流向正極（沉淀極），電子流通截面要占去兩極間空間99%以上的面積，故氣體塵埃和焦油微粒大部分帶負電而流向正極（沉淀極），在沉淀極上帶電塵埃和焦油微粒中和后而被收集，少量帶正電荷的塵粒和焦油微粒流向負極（電暈極），中和后被收集。電離僅僅發(fā)生在離負極距離較小的強電場區(qū)域內(nèi)，故帶有正電荷的離子很容易被負極吸引而流向負極。正離子流通截面僅占整個極間空間很少一部分，
優(yōu)點：處理風量大，只消耗電能。
缺點：①由于靜電的吸附作用，負極板易掛油、結(jié)垢，造成清洗困難，捕獲焦油的能力降低等問題，即使裝上蒸氣清洗裝置效果也不是很理想；②設備設計和質(zhì)量要求高，設備穩(wěn)定運行不易，投資大，維護保養(yǎng)難度大，存在二次污染問題；③安全性沒有保障，靜電除焦油對含氧量的要求是≤1，然而在實際的運行中燃氣中含氧量某一時刻往往大于1。同時由于生物質(zhì)氣化爐中均為易燃易爆氣體，放電絲的高壓放電就給我們帶來了安全隱患。④焦油處理效能≤20mg/m3不能滿足發(fā)電機組≤10mg/m3的要求。
2、鼓泡多孔除焦油過濾技術(shù)
盛大氣體焦油過濾器專用于生物質(zhì)制氣設備脫除燃氣中的灰塵、焦油等雜質(zhì)。高泡多孔金屬材料作為焦油過濾器的主要濾材。它具有力學強度好、結(jié)構(gòu)均勻、孔隙率高，通過率高，比表面積大，機械強度好，化學及電化學活性高，容塵量大，壓差小，可清洗再使用，使用壽命長，耐溫及耐腐蝕等優(yōu)點，可在環(huán)境比較惡劣的工況條件下正常工作。能有效的除去燃氣中的水、塵、焦油及其它固體雜質(zhì)，過濾精度高，很好的提高氣體的燃燒效果（熱值），環(huán)保節(jié)能。
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