干燥
粉碎
储存 计量
储存 计量
混合
成型
筛分
生物质型煤
生物质 干燥 粉碎 储存 计量
2.2 生物质固硫型煤燃烧特性
1）点火性能 可燃基挥发分比原煤高，进入炉膛后，生物质首先燃烧，使型
煤短时间达到着火点，生物质燃料燃烧后体积收缩，使型煤产生 很多孔道及空袭，形成多孔形球体。 2）燃烧机理
静态渗透式扩散燃烧 燃烧由表面及不断深入到内部，不会发生热解析炭冒烟现象。 3）固硫特性 生物质比煤先燃烧，形成的空隙起到了膨化疏松作用，使固硫 剂CaO颗粒内部不易发生烧结，可使空袭率增加，增大SO2和O2 向CaO颗粒内的扩散作用，提高钙的利用率。 可在较低的Ca/S下，使固硫率达到50%以上。
生物质气化 有气化剂
4.4 气化的设备
空气气化 氧气气化 水蒸气气化 水蒸气-空气气化 氢气气化
固定床气化炉 生物质气化炉
流化床气化炉
下吸式气化炉（逆流式气化炉） 上吸式气化炉（顺流式气化炉） 横吸式气化炉
日本开发，间歇反应器，以He为载气，反应温度为250-400 0C， 催化剂为碱金属的碳酸盐，产油率为50%（采用发酵残渣为原料）。
Na2CO3+H2+2CO----2HCOONa+CO2 2C6H10O5+2HCOONa---2C2H10O4+H2O+CO2+Na2CO3 3）煤与生物质共同液化
可降低煤的液化温度，增加低分子量的戊烷可溶物，生物质与煤 相互作用机理不明。
生物质能源应用简介
李先豪 2011年11月16日
内容提要
1 生物质能 2 生物质固硫型煤技术 3 生物质热解与直接液化技术 4 生物质气化技术 5 生物燃料 6 生物质能开发利用技术展望
1 生物质能
1.1 生物质与生物质能
生物质的广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、 微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农 作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。 生物质的狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、 果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加 工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃 物等物质。 生物质的特点：可再生性、低污染性、广泛分布性。 生物质能：生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种 能量形式，直接或间接来源于植物的光合作用。地球上的植物进 行光合作用所消费的能量，占太阳照射到地球总辐射量的0.2%， 这个比例虽不大，但绝对值很惊人：光合作用消费的能量是目前 人类能源消费总量的40倍。
d. 含水率：含水率过高，热解所需时间较长。较干的木材热解会放热 较快，降低木炭产量
e. 木炭的形态：沿纤维方向的热导率比纤维垂直方向的热导率大。 f. 反应的气氛：采用过热蒸汽处理，可得到酸率8%。
3.4 生物质快速热解技术
1）生物质快速热解 生物质在缺氧的状态下，在极短的时间（0.5-5s）加热到500-540 0C，
热解层 300-800 0C
氧化层 800-1200 0C
水蒸气
气体（CO,H2,CH4,CO2） 等，液体和木炭
气化剂 CO2
1）气体产率
还原层
单位质量生物质气化所得的燃气体积，m3/kg 700-900 0C
CO，H2
2）气化强度
气化炉中每单位截面积每小时气化生物质质量[kg/m2.h]
3）气化效率，又称冷气体效率
2）生物质热解的原理 包括分子键断裂，异构化和小分子聚合等反应。
3）影响生物质热解的因素 a.热解的最终温度：木炭产量随温度升高逐渐降低 木醋酸组成在270-400 0C变化较大，〉4000C变化
不显著。
b. 升温速率：加热速率加快，木炭产量下降，焦油产量增加，最大可 达80%的生物原油产率
c. 压力：在1.33Pa的真空下热解，不释放热量，3.15MPa热解，放大 量的热。
然后其产物迅速冷凝的热解过程。 2）快速热解工艺
生物质
干燥
干燥所需热量
生物质燃气
粉碎
热解反 应器
流化介质
热解所需 热量
冷
除 尘
凝 器
器
生物原油
气体循环
3.5 生物原油的燃料特性及应用 1）相对密度 液体燃料在20 0C下的密度与4 0C水的密度之比，生物燃油为1.2，柴 油为0.85，热值相当于40%相同质量的燃油。 2）热稳定性 加热到100 0C以上时，会析出占原有质量50%的木炭。 因此需要加氢裂解或水蒸气裂解 3）应用 替代燃油在固定场所应用 提取化工原料
3.6 生物质直接液化技术
生物质在高压下，直接与氢气发生反应，转化为液体燃料的热化学反应过程。 一般需使用催化剂。
热化学过程
热解与液化的区别
催化剂
压力/MPa
主要产物
热解 液化
不需要 需要
0.1-0.5 5-20
生物原油 液化油
工艺： 1）一步法催化加氢液化技术
由德国开发，连续液化（由反应器、热分离器和冷却器组成）， 生物质颗粒与催化剂和循环油混合，反应在20MPa氢分压和380 0C下 进行约15 min，进入气相的液体产品在热分离器中快速蒸馏，塔底重 油用作循环油，其余液体产物冷却到室温后得到沸程60-360 0C的油 品，其中99%为正己烷可溶物。 2）水中液化
单位质量生物质气化所得到的燃气在完全燃烧时所放出的热量与气化使用的生
物质发热量之比，是衡量气化过程的主要指标。
气化% 效 ） 燃 率 气 生 （ (k/热 Jm 物 3)气 值 质 k体 /发 Jk） g m 产 3热 /k） g 率 量 10 % （ （ 0
4.3 气
热化学法
生物质资源
生物化学法
化学法 物理化学法
热量或者电力 气化 热解 直接液化
水解、发酵 沼气技术 间接液化 酯化 压缩成型
生物质燃气 木炭或生物原油 液化油
乙醇 沼气 甲醇、醚 生物柴油
成型燃料
2 生物质固硫型煤技术
2.1 生物质固硫型煤生产工艺
原料煤
固硫剂
液化油的性质： 高黏度、高沸点的酸性物质
4 生物质气化技术
4.1 气化的基本原理 1）氧化层
C+O2—CO2 2C+O2--2CO 2CO+O2--2CO2 2H2+O2—2H2O 2）还原层
C+H2O—CO+H2 C+CO2—2CO C+2H2—CH4 4.2 气化过程的指标
生物质
干燥层 200-300 0C