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篇1

關(guān)鍵詞 高含水率；生物質(zhì)；成漿；氣化

中圖分類號(hào)：TQ511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）17-0143-01

工業(yè)進(jìn)程的加快和水環(huán)境的污染，導(dǎo)致高含水率生物質(zhì)不斷增加。如果釀酒業(yè)產(chǎn)生的酒糟廢液、水體富營養(yǎng)化滋生的藻類，以及污水處理廠產(chǎn)生的生物污泥。這些高含水率有機(jī)生物質(zhì)具有共同的特點(diǎn)：1）高水率高，甚至達(dá)到95%以上；2）含有一定的熱值；3）難處理，處理不當(dāng)引起不同程度的二次污染；4）脫水能耗高，而且需要專門的設(shè)備。如何對(duì)這些高含水率生物質(zhì)，引起了越來越多學(xué)者的關(guān)注。

水煤漿是20世紀(jì)70年代石油危機(jī)中發(fā)展起來的一種新型低污染代油燃料。它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一樣的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，可以泵送、霧化、貯存與穩(wěn)定著火燃燒。高含水率生物質(zhì)一方面含水率高，多數(shù)為高濃度懸浮體系，另一方面含有一定熱值，作為能源時(shí)與水煤漿具有相似性。將高含水率生物質(zhì)與煤混合，通過一定的處理工藝制備生物質(zhì)水煤漿，依托成熟的氣流床氣化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其與煤的共氣化，不僅能很好地解決高含水率生物質(zhì)的資源化難題，又能簡化它們的處理與處置流程。生物質(zhì)水煤漿氣化使企業(yè)、工業(yè)園區(qū)或城鎮(zhèn)社區(qū)變污染負(fù)效益為資源正效益，充分體現(xiàn)了其在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，資源合理利用及清潔生產(chǎn)等方面的綜合作用。本文以藍(lán)藻、水葫蘆和污泥等高含水率生物質(zhì)為例，探討其與煤共氣化的工藝的可行性。

1 物性分析

按照國家煤質(zhì)分析標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 212-2001）對(duì)神府煤進(jìn)行工業(yè)、元素及熱值分析。由于污泥、藍(lán)藻和水葫蘆是作為能源物質(zhì)與煤成漿共氣化，所以采用與煤相同的處理方法，也按國家煤質(zhì)分析標(biāo)準(zhǔn)對(duì)污泥、藍(lán)藻和水葫蘆進(jìn)行相關(guān)分析，分析結(jié)果列于表1。

從表1可以看出，污泥的含水率超過80%，藍(lán)藻和水葫蘆達(dá)到94%以上，因此把他們定義為高含水率生物質(zhì)。將高含水率生物質(zhì)直接與煤制備水煤漿，用生物質(zhì)所含的水代替部分制漿用水，省去了高能耗的干燥過程。這3種生物質(zhì)中都具有高含水率、高灰分、高揮發(fā)分、高氮含量和低碳含量的特點(diǎn)。高含水率生物質(zhì)單獨(dú)氣化需要干燥，且能量密度低，與煤制漿共氣化可以有效地克服這些缺點(diǎn)。藍(lán)藻中氮含量接近煤的10倍，水煤漿氣化爐內(nèi)部是弱還原的氣氛，燃料中的氮以還原態(tài)的形式存在，不會(huì)生成氮氧化物，消除了引起二次污染的隱患。另一方面，污泥、藍(lán)藻和水葫蘆的高位熱值都在10 MJ·kg-1以上，藍(lán)藻甚至接近20 MJ·kg-1。這些生物質(zhì)與煤一起作為燃料進(jìn)入氣化爐，對(duì)所含熱值進(jìn)行了充分利用，變廢為寶。

2 成漿性

高含水率生物質(zhì)制備漿體，是實(shí)現(xiàn)高含水率生物質(zhì)與煤氣流床共氣化的關(guān)鍵。筆者以污泥、藍(lán)藻、水葫蘆為例，研究了其與煤的成漿性。

1）當(dāng)萘磺酸鈉作為分散劑時(shí)，煤的單獨(dú)成漿濃度為62.5%。污泥加入降低了水煤漿的成漿濃度，污泥在漿體中的質(zhì)量百分比越高，污泥煤漿的成漿濃度越低。通過對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理，能有效地提高污泥煤漿的成漿濃度，當(dāng)污泥占神府煤質(zhì)量的10%時(shí)，污泥煤漿的成漿濃度為60%。

2）藍(lán)藻自身粘度的大小對(duì)藍(lán)藻煤漿的成漿濃度有著重要的影響。添加藥劑、高速攪拌、加熱和厭氧消化等方法能降低含水藍(lán)藻的粘度，有利于藍(lán)藻煤漿成漿濃度的提高。當(dāng)藍(lán)藻與添加水的質(zhì)量比為1：1時(shí)，藍(lán)藻煤漿的成漿濃度可以達(dá)到62.5%。

3）通過粉碎、球磨使水葫蘆變成漿狀體，粘度降低。水葫蘆粘度降低有利于水葫蘆煤漿成漿濃度的提高。當(dāng)水葫蘆與煤的質(zhì)量比為23.9/100時(shí)，水葫蘆煤漿的成漿濃度為60%。

高含水率生物質(zhì)本身粘度的大小對(duì)生物質(zhì)煤漿的成漿濃度有著重要的影響，有效的降粘處理對(duì)提高成漿濃度有利。當(dāng)高含水率生物質(zhì)添加合適的比例時(shí)，能制備出滿足工業(yè)要求的高含水率生物質(zhì)煤漿。

3 氣化活性

采用高溫?zé)崽炱椒謩e對(duì)污泥、藍(lán)藻和水葫蘆與神府煤CO2氣化反應(yīng)速度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并采用動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了活化能的計(jì)算。污泥加入后降低了煤與CO2氣化反應(yīng)時(shí)的活化能，起到了催化作用。隨著污泥添加量的增大，混合物的活化能降低。神府煤與CO2氣化時(shí)的活化能為178 kJ/mol，污泥的加入使煤氣化活化能降低了50 kJ/mol，有利于氣化反應(yīng)。藍(lán)藻中含有大量的K、Ca、Fe和Mg等金屬離子，這些金屬離子對(duì)煤的氣化具有催化作用。水葫蘆能提高煤的反應(yīng)速率，添加的Fe3+離子對(duì)煤的CO2氣化具有催化作用。

依托成熟的氣流床氣化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高含水率生物質(zhì)與煤的共氣化具有可行性。高含水率生物質(zhì)與煤制漿共氣化時(shí)，一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)是“大規(guī)?！保斯に嚲哂衅渌に嚐o法比擬的處理量，一旦實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，將對(duì)高含水率生物質(zhì)的處理作出巨大貢獻(xiàn)。

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篇2

關(guān)鍵詞：澇漬脅迫；植物；生長；代謝；化學(xué)調(diào)控；內(nèi)源激素

中圖分類號(hào)：S422；S181.3；S312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）01-0009-04

澇漬包括澇和漬，前者是地面積水淹沒了作物的基部或全部造成的危害，后者指土壤水分達(dá)到飽和時(shí)對(duì)植物的危害。澇漬脅迫影響全球大約10%的耕地面積，是影響農(nóng)作物產(chǎn)量的最重要限制因子之一[1]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在某些排水不良或地下水位過高的土壤和低洼、沼澤地帶發(fā)生洪水或暴雨之后，常會(huì)出現(xiàn)水分過多造成對(duì)作物的危害。根據(jù)作物種類、土壤類型及脅迫持續(xù)時(shí)間的不同，澇漬脅迫可以導(dǎo)致15%～80%的產(chǎn)量損失，甚至造成顆粒無收。植物在漫長的進(jìn)化過程中形成了一系列抗?jié)碀n脅迫的生理生化及分子機(jī)制。因此，深入認(rèn)識(shí)植物的抗?jié)承约斑m應(yīng)機(jī)理可為通過化學(xué)調(diào)控提高植物抗?jié)承蕴峁├碚撘罁?jù)，也可為遭受澇漬災(zāi)害的地區(qū)提供農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收的理論指導(dǎo)。

1 澇漬脅迫對(duì)植物生長形態(tài)的影響

植物受澇漬脅迫后形態(tài)會(huì)發(fā)生明顯的變化。其中最直觀的表現(xiàn)就是生長受到抑制，生物量累計(jì)減少。由澇漬脅迫引起的缺氧對(duì)根系產(chǎn)生最直接的影響。在缺氧或無氧條件下，根的呼吸速率和代謝受到一定的影響。缺氧條件下，根系有氧呼吸受阻，ATP缺乏，從而驅(qū)動(dòng)一個(gè)基礎(chǔ)代謝過程。液泡中的質(zhì)子逐漸滲漏到胞質(zhì)，進(jìn)一步增加乳酸開始發(fā)酵時(shí)的酸性，造成胞質(zhì)酸中毒[2]。所以在澇漬脅迫下植物根系生長及發(fā)生受到抑制；初生根數(shù)量減少，但不定根增生，根系總量減少，根系體積變??；根系活力下降；根尖變成褐色，進(jìn)而發(fā)生程序性細(xì)胞死亡（Programmed cell death，PCD）[3-6]。澇漬脅迫下新形成的根或不定根可以代替淹水期間死亡的根，并且具有較高的吸收率。因此淹水環(huán)境下不定根的形成被認(rèn)為是植物耐淹的重要特性。

植物在澇漬脅迫下葉片相對(duì)含水量減少，葉片氣孔阻力增加，使得氣孔導(dǎo)度下降，不同程度地造成葉片萎蔫，而且根系缺氧也會(huì)影響葉片的光合作用。缺氧首先導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，增大CO2向葉片擴(kuò)散的阻力，進(jìn)而影響光合相關(guān)酶類的活性。與此同時(shí)，葉綠素合成能力下降，含量隨之減少，最后導(dǎo)致綠色面積減少，直至植物死亡[7]。而一些耐澇漬的植物在長期的進(jìn)化過程中形成了一種適應(yīng)性保護(hù)機(jī)制來維持較高的光合能力[8，9]。另外，由于根部組織缺氧而加速乙烯合成。植物葉柄表面具有響應(yīng)乙烯的細(xì)胞，當(dāng)乙烯濃度升高時(shí)，它們將快速擴(kuò)展，這種擴(kuò)展將導(dǎo)致葉柄的偏上性生長和葉片的偏下性生長。

2 澇漬脅迫對(duì)植物生理代謝的影響

澇漬脅迫不但使1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）蛋白含量降低，而且也使酶活性大大降低[10]。而Rubisco的活性與光合作用呈正相關(guān)，加之此時(shí)葉片水勢(shì)下降，氣孔導(dǎo)度下降，氣孔阻力增加，所以澇漬脅迫條件下的光合碳同化能力大大降低。同時(shí)，由于光合產(chǎn)物的運(yùn)輸受阻，蔗糖裝載的需求降低，導(dǎo)致葉綠體內(nèi)淀粉積累。葉綠體內(nèi)淀粉的積累又對(duì)光合作用起到反饋抑制作用[11]。

澇漬脅迫誘導(dǎo)植物體內(nèi)產(chǎn)生大量的厭氧多肽（Anaerobic polypeptides，ANPs），絕大多數(shù)的ANPs是參與糖酵解過程的酶[12]。無氧發(fā)酵取代了線粒體中的光合磷酸化以滿足細(xì)胞的能量需求，此時(shí)乙醇脫氫酶（Alcohol dehydrogenase，ADH）及其同工酶的數(shù)量也大大增加，ADH是促進(jìn)糖酵解過程的關(guān)鍵調(diào)控因子[13]。Vartapetian[14，15]指出，植物細(xì)胞可以通過增加乙醇的產(chǎn)量來提高對(duì)缺氧的抵抗力。從三羧酸循環(huán)到乙醇發(fā)酵和乳酸發(fā)酵的轉(zhuǎn)變過程中，由于ATP水解酶和乳酸的積累造成了pH的下降[16，17]，pH的下降又反過來降低了乳酸合成的速率，并且激活了丙酮酸脫羧酶，從而使糖酵解過程的碳分流至乙醇發(fā)酵過程中。

植物為了適應(yīng)各種逆境脅迫，細(xì)胞能主動(dòng)積累一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，如脯氨酸、可溶性糖及游離氨基酸等。大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，在澇漬脅迫初期，植物體內(nèi)的脯氨酸和可溶性糖含量隨著淹水脅迫時(shí)間的延長均呈上升趨勢(shì)。但是超過一定的時(shí)間后，隨著體內(nèi)可溶性糖、氨基酸等有機(jī)物合成能力的下降，細(xì)胞液中的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)濃度也開始下降。另外，澇漬脅迫條件下一些參與植物次生代謝的酶基因（如苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶等）表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致植物的次生代謝增加[18，19]。同時(shí)，酚類和單羧基硬脂酸含量增加激活了質(zhì)膜上的K+/H+反向運(yùn)輸器，造成鉀離子的持續(xù)外流，并且伴隨著質(zhì)子的內(nèi)流[20]。

在澇漬脅迫環(huán)境下，由于代謝紊亂及電子滲漏，植物體內(nèi)產(chǎn)生了大量的活性氧（包括O2-、 H2O2、OH-及NO等）。多余的活性氧會(huì)造成細(xì)胞內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)、膜脂等過氧化，造成生理功能紊亂，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致程序性細(xì)胞死亡（PCD）的發(fā)生[21，22]。同時(shí)，植物也具有清除活性氧的保護(hù)系統(tǒng)，包括還原性谷胱甘肽、抗壞血酸等非酶促保護(hù)系統(tǒng)以及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等酶促保護(hù)系統(tǒng)[23]。澇漬脅迫條件下植物通過提高還原性保護(hù)物質(zhì)含量以及抗氧化酶活性，可有效清除活性氧自由基，減輕其對(duì)細(xì)胞膜的傷害。植物水淹后體內(nèi)的SOD、POD、CAT 常發(fā)生相應(yīng)變化，使自由基維持在較低的水平。

3 澇漬脅迫對(duì)植物內(nèi)源激素的影響

淹水脅迫下，植物體內(nèi)乙烯受刺激后會(huì)成倍增加，其前體1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（1-Aminocyclopropane-1-carboxylic acid， ACC）是缺氧條件下最早在根部形成并運(yùn)輸?shù)降厣喜康脑跣盘?hào)物質(zhì)，并在提高植物對(duì)缺氧逆境的抗性上起到關(guān)鍵性的作用。乙烯的大量生成可以刺激通氣組織的發(fā)生和發(fā)展，刺激不定根的生成等，從而提高植物對(duì)澇漬脅迫的適應(yīng)性[24]。有研究指出，淹水條件下乙烯可以與生長素相互作用促進(jìn)水稻植株莖葉的快速伸長以獲取氧氣[25，26]，并且這種相互作用對(duì)于誘導(dǎo)不定根的形成也有重要的作用[27]。

細(xì)胞分裂素在植物根的頂端分生組織合成，澇漬脅迫條件下的植物根部比其他組織更容易受到傷害，所以，澇漬脅迫條件下也對(duì)細(xì)胞分裂素的合成產(chǎn)生較大的影響。Huynh等[28]的研究表明，在澇漬脅迫處理的1 d內(nèi)，植物細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞分裂素含量急劇下降到一個(gè)非常低的水平。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，過量表達(dá)細(xì)胞分裂素的轉(zhuǎn)基因株系都在一定程度上提高了對(duì)澇漬脅迫的抵抗能力[29，30]，暗示細(xì)胞分裂素可能通過延緩植物衰老來提高對(duì)澇漬脅迫的抗性。

淹水引起水稻體內(nèi)ABA的降解，而作為GA的拮抗劑，ABA的降解導(dǎo)致水稻對(duì)GA的響應(yīng)增強(qiáng)，從而促進(jìn)水稻莖稈的伸長生長[31，32]。研究發(fā)現(xiàn)GA處理的水稻在莖稈伸長的同時(shí)，其成活率下降；用多效唑處理對(duì)淹水敏感性強(qiáng)的水稻品種，結(jié)果發(fā)現(xiàn)多效唑在抑制伸長生長的同時(shí)增加了淹水脅迫下的成活率[33，34]。這種對(duì)GA介導(dǎo)的伸長生長的抑制對(duì)于提高植物的抗淹性具有積極的意義，因?yàn)檫@種抑制作用延緩了碳水化合物及ATP的消耗，最大程度地維持了細(xì)胞的活性。

作為新型的信號(hào)分子，NO幾年來被發(fā)現(xiàn)在低濃度下參與植物多種生命過程的調(diào)控，如種子萌發(fā)、防御反應(yīng)、氣孔開放及細(xì)胞凋亡等[35-38]。最近研究發(fā)現(xiàn)，NO可能在淹水條件下通氣組織形成過程中的信號(hào)傳導(dǎo)和PCD過程起到關(guān)鍵性的作用[39]。另外，筆者所在的實(shí)驗(yàn)室最近研究發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的NO前體（SNP）處理可以提高玉米抵抗淹水脅迫的能力[40]。

4 澇漬脅迫條件下的植物化學(xué)調(diào)控

植物的抗?jié)承允请S著生長發(fā)育的進(jìn)程與環(huán)境條件而變化的，不同植物的抗?jié)衬芰κ怯胁顒e的，而作物不同生育期的抗?jié)承砸膊煌?。目前生產(chǎn)上主要有兩類減輕澇害的技術(shù)措施：一是通過良種選育，在易澇地區(qū)種植耐澇的品種；二是在澇害發(fā)生之后采取合理的挽救措施，如合理的水肥調(diào)控、化學(xué)調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用等。

有研究表明，最適的氮肥供應(yīng)可以在一定程度上延緩澇漬脅迫對(duì)植物生長的抑制作用。因此澇漬脅迫發(fā)生后施用氮肥可以顯著降低澇漬脅迫給植物帶來的傷害[41，42]。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，澇漬脅迫條件下加倍施用氮肥可以增強(qiáng)植物的光合速率和延緩葉綠素含量下降、增加不定根數(shù)量、增加植物體內(nèi)的氮含量及地上部分的生長[43]。Singh等[44]發(fā)現(xiàn)，施用綠肥及農(nóng)家肥可以成倍地提高澇漬脅迫條件下Fe和Mn的肥效。另外，有機(jī)肥也可以提高土壤的活性因子、降低土壤的板結(jié)程度、增加植物不定根數(shù)量，從而減輕對(duì)產(chǎn)量形成因子的不利影響。

張恩讓等[45]的研究表明，外源Ca2+可通過調(diào)節(jié)辣椒幼苗根系內(nèi)呼吸代謝來緩解淹水脅迫對(duì)植株的傷害。胡曉輝等[46]研究發(fā)現(xiàn)，低氧脅迫下營養(yǎng)液加鈣處理能夠提高黃瓜幼苗根系乙醇的發(fā)酵能力，避免乳酸和乙醛的積累，從而提高黃瓜幼苗耐低氧的能力。Thomson等[47]研究發(fā)現(xiàn)，用過氧化鈣處理種子可以減輕澇漬脅迫對(duì)種子萌發(fā)期及早期幼苗生長的傷害。

植物受到澇漬脅迫后，因缺氧而導(dǎo)致細(xì)胞代謝混亂、結(jié)構(gòu)損傷、內(nèi)部激素比例失調(diào)。因此，有目標(biāo)地施用化學(xué)調(diào)控劑是提高耐淹澇能力、加快受淹澇后植株盡快恢復(fù)正常生長的重要措施之一。通常生長素和細(xì)胞分裂素均有不同程度地增強(qiáng)植株抗?jié)碀n能力和減少產(chǎn)量損失的作用，且澇前噴施效果優(yōu)于澇后，澇前預(yù)防與澇后補(bǔ)救相結(jié)合效果最佳[48]。陳大清等[49]研究發(fā)現(xiàn)，不同的化學(xué)調(diào)節(jié)劑浸種處理后使小麥苗期耐澇漬生理特性均得到一定程度的增強(qiáng)；另外，噴施不同的化學(xué)調(diào)節(jié)劑對(duì)改善和提高小麥抗?jié)澈湍蜐碀n能力亦有一定的作用，比較不同化學(xué)調(diào)節(jié)劑的作用效應(yīng)依次是多效唑>蕓苔素內(nèi)酯>乙酰水楊酸。2010年，王曉冬等[50]報(bào)道，在小麥幼苗期間進(jìn)行澇害脅迫試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)外源γ-氨基丁酸可以通過調(diào)節(jié)光合葉綠素系統(tǒng)和抗氧化酶系統(tǒng)來減少澇害脅迫引起的生長受到抑制的現(xiàn)象，從而增強(qiáng)小麥的抗?jié)承浴iu等[51]用外源多胺處理澇漬脅迫條件下的大蔥，發(fā)現(xiàn)腐胺和精胺在提高植物體內(nèi)保護(hù)酶活性的同時(shí)降低了MDA、超氧自由基等有害物質(zhì)的含量，從而提高了大蔥的抗?jié)碀n能力。

5 結(jié)語

澇漬脅迫是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要非生物脅迫因子之一，經(jīng)過多年的研究，對(duì)澇漬脅迫給作物帶來的形態(tài)學(xué)影響及生理傷害已經(jīng)有了較為深入的了解。同時(shí)，人們關(guān)于植物對(duì)澇漬脅迫響應(yīng)的形態(tài)解剖機(jī)制、生理生化機(jī)制及分子機(jī)制也有了比較明確的認(rèn)識(shí)?；诖?，一方面可以利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育抗?jié)承灾参锊牧?；另一方面也可以通過水肥管理、化學(xué)調(diào)控等措施調(diào)節(jié)植物的抗?jié)承?。但是?duì)于化學(xué)調(diào)控來講，目前存在3個(gè)方面的問題：一是研究不夠深入，對(duì)于其提高抗?jié)承缘臋C(jī)制沒有闡述清楚；二是所應(yīng)用的化學(xué)調(diào)節(jié)物質(zhì)單一，例如不同的化學(xué)調(diào)節(jié)物質(zhì)進(jìn)行復(fù)配，可能會(huì)起到更好的效果；三是由于研究的局限性，以上研究都沒有形成完整的技術(shù)體系應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中。因此，化學(xué)調(diào)節(jié)劑在作物抗?jié)碀n方面的應(yīng)用有著廣泛的研究空間及應(yīng)用前景。

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篇3

Abstract： Based on the existing literature， this paper analyzes the influence of production capacity constraints on quality differentiated motivation of service enterprises， when the production capacity restriction affects the motive of service enterprises， the production capacity constraints weakened the quality differentiated motivation of service enterprises， there is less difference between service enterprises' products quality. At the same time， it reveals the deeper reason of service enterprises providing homogeneity products in China.

關(guān)鍵詞： 生產(chǎn)能力約束；質(zhì)量差異化動(dòng)機(jī)；服務(wù)業(yè)

Key words： production capacity constraints；quality differentiated motivation；service enterprises

中圖分類號(hào)：F224.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）35-0152-02

0 引言

產(chǎn)品質(zhì)量差異化是企業(yè)緩解價(jià)格競爭的重要策略，但是我國服務(wù)企業(yè)卻缺乏質(zhì)量差異化的動(dòng)機(jī)。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)很多服務(wù)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量趨同化嚴(yán)重。2010年“海底撈”曝出其湯底系勾兌而成，隨后又曝出勾兌火鍋湯底在火鍋業(yè)內(nèi)非常普遍?；疱仠紫嗨频闹谱鞴に囀巩a(chǎn)品質(zhì)量表現(xiàn)出同質(zhì)化特征。無獨(dú)有偶，在其他服務(wù)企業(yè)同樣可以發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象：服務(wù)企業(yè)數(shù)量眾多，但服務(wù)產(chǎn)品種類與服務(wù)產(chǎn)品內(nèi)容差別不夠明顯。

對(duì)于影響產(chǎn)品質(zhì)量差異化的因素，現(xiàn)有研究較少，主要集中分析產(chǎn)品質(zhì)量差異化與產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)系。但是仇恒喜與范敘春（2009）認(rèn)為企業(yè)橫向差異化策略的存在增強(qiáng)了企業(yè)的市場力量，使得企業(yè)通過實(shí)施縱向差異化戰(zhàn)略以緩和價(jià)格競爭而帶來的收益有所減少，從而弱化了企業(yè)在縱向差異產(chǎn)品空間上實(shí)施質(zhì)量差異化戰(zhàn)略的動(dòng)機(jī)。侯曉麗與李耀（2011）從企業(yè)內(nèi)部因素的角度進(jìn)一步揭示了質(zhì)量差異化戰(zhàn)略被弱化的動(dòng)機(jī)。質(zhì)量成本的存在影響企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量差異化，只有當(dāng)質(zhì)量差距的擴(kuò)大能夠抵消成本的增加時(shí)，企業(yè)才會(huì)提供高產(chǎn)品質(zhì)量，大多數(shù)企業(yè)選擇提供低質(zhì)量產(chǎn)品反而是最優(yōu)的選擇。但是以上研究均未對(duì)服務(wù)產(chǎn)品出現(xiàn)同質(zhì)的深層次原因做出相應(yīng)解釋。

1 生產(chǎn)能力約束與服務(wù)企業(yè)的性質(zhì)

服務(wù)業(yè)的特點(diǎn)包括：一是“無形性”，即服務(wù)過程不產(chǎn)生有形結(jié)果；二是“生產(chǎn)與消費(fèi)的同步性”，即服務(wù)生產(chǎn)和服務(wù)消費(fèi)同時(shí)同地發(fā)生，生產(chǎn)完成時(shí)服務(wù)已經(jīng)提供給了消費(fèi)者；三是“不可儲(chǔ)存性”，由于必須同步，服務(wù)無法儲(chǔ)存，服務(wù)業(yè)缺乏庫存能力；四是“不可貿(mào)易”，同步和不可儲(chǔ)存的特點(diǎn)，使服務(wù)無法在一地生產(chǎn)而在另一地消費(fèi)；五是所有權(quán)不能完全讓渡。商品交易的是商品所有權(quán)，服務(wù)是人力資本從事經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的過程，不存在所有權(quán)的交易，服務(wù)只是讓渡人力資本使用權(quán)。

上述性質(zhì)使傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)具有以下經(jīng)濟(jì)學(xué)意義上的重要特征。第一，沒有規(guī)模經(jīng)濟(jì)。由于服務(wù)生產(chǎn)和消費(fèi)不可分離而是同時(shí)同步進(jìn)行，消費(fèi)需求又高度個(gè)性化，因此“批量”、“標(biāo)準(zhǔn)化”“勞動(dòng)分工”等導(dǎo)致規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的基本要求不能滿足。第二，技術(shù)含量低。制造業(yè)的進(jìn)步主要體現(xiàn)在高效率機(jī)器設(shè)備上，多數(shù)傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)是直接的勞務(wù)活動(dòng)，機(jī)器設(shè)備難以普遍應(yīng)用，從而勞動(dòng)生產(chǎn)率提高緩慢。

由于服務(wù)企業(yè)的上述性質(zhì)，服務(wù)企業(yè)受到時(shí)間、人員、設(shè)備與設(shè)施等因素的影響，經(jīng)常出現(xiàn)生產(chǎn)能力限制。服務(wù)業(yè)自身的性質(zhì)決定了相較于其他行業(yè)，服務(wù)企業(yè)更容易出現(xiàn)生產(chǎn)能力約束，這也是服務(wù)業(yè)存在生產(chǎn)能力約束的根本原因。

2 生產(chǎn)能力約束對(duì)服務(wù)業(yè)質(zhì)量差異化的影響

可以看到，現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量差異化影響因素的分析主要集中于外部因素方面，都沒有考慮生產(chǎn)能力約束對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量差異化的影響。而事實(shí)上，生產(chǎn)能力約束也可以降低價(jià)格競爭強(qiáng)度。Kreps和Scheinkman（1983）研究在價(jià)格競爭中生產(chǎn)能力約束維持古諾競爭所起的作用。后續(xù)的研究都集中于“生產(chǎn)能力約束在重復(fù)價(jià)格競爭中所起的作用”（Brock， Scheinkman1985；Lambson1994；Compte et al.2002）。Allen et al（2000）證明當(dāng)出現(xiàn)新的企業(yè)進(jìn)入市場時(shí)，生產(chǎn)能力約束可以成為其他企業(yè)的進(jìn)入的壁壘。Moreno 與 Ubeda（2005）比Kreps和Scheinkman更進(jìn)一步研究多個(gè)市場價(jià)格競爭下生產(chǎn)能力約束如何維持古諾競爭。José Luis Ferreira（2011）在Moreno與Ubeda研究的基礎(chǔ)上分析期貨市場價(jià)格競爭下生產(chǎn)能力約束是否可以維持古諾競爭。

產(chǎn)品質(zhì)量差異化與生產(chǎn)能力約束都可以降低價(jià)格競爭的強(qiáng)度，對(duì)于最初使用質(zhì)量差異化的服務(wù)企業(yè)來說，當(dāng)出現(xiàn)生產(chǎn)能力約束時(shí)，與制定其他經(jīng)營策略一樣，服務(wù)企業(yè)是否繼續(xù)實(shí)施產(chǎn)品質(zhì)量差異化策略的最根本目的是獲取利潤。只有當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量差異化能繼續(xù)增加利潤時(shí)，服務(wù)企業(yè)才會(huì)使用。生產(chǎn)能力約束直接影響服務(wù)企業(yè)使用質(zhì)量差異化策略獲取收益的大小，最終將決定服務(wù)企業(yè)是否采用質(zhì)量差異化策略。而事實(shí)上在雙寡頭壟斷市場，當(dāng)存在生產(chǎn)能力約束時(shí)，質(zhì)量差異化的服務(wù)企業(yè)在市場上進(jìn)行的伯特蘭競爭結(jié)果為古諾均衡，生產(chǎn)能力約束完全代替質(zhì)量差異化，服務(wù)企業(yè)之間產(chǎn)品價(jià)格競爭變成產(chǎn)品數(shù)量競爭；并且當(dāng)市場均衡時(shí)，選擇質(zhì)量差異化則使服務(wù)企業(yè)的收入減少，服務(wù)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量存在較小的差異化。如果質(zhì)量成本足夠低，服務(wù)企業(yè)在市場上未進(jìn)行伯特蘭競爭之前，存在的生產(chǎn)能力約束將削弱服務(wù)企業(yè)質(zhì)量差異化的動(dòng)機(jī)，市場均衡時(shí)服務(wù)企業(yè)銷售同質(zhì)產(chǎn)品。

3 結(jié)論

將上述結(jié)論與我國的現(xiàn)實(shí)結(jié)合起來，就能發(fā)現(xiàn)我國服務(wù)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量同質(zhì)的原因所在。在一定程度上，這一問題可歸結(jié)于服務(wù)企業(yè)自身性質(zhì)所產(chǎn)生的生產(chǎn)能力約束，其使企業(yè)決策的重點(diǎn)變?yōu)榇_定生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量。我國服務(wù)企業(yè)如零售、餐飲、住宿、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)需求波動(dòng)幅度大，需求經(jīng)常超過服務(wù)業(yè)的供給能力，如何利用服務(wù)企業(yè)現(xiàn)有資源生產(chǎn)更多的產(chǎn)品是服務(wù)企業(yè)的經(jīng)營決策重點(diǎn)，質(zhì)量差異化并不是企業(yè)考慮的問題，從而弱化了服務(wù)企業(yè)進(jìn)行差異化動(dòng)機(jī)。因此服務(wù)企業(yè)的產(chǎn)品在目標(biāo)顧客群、服務(wù)產(chǎn)品種類等方面定位雷同，推出的服務(wù)產(chǎn)品功能、服務(wù)內(nèi)容相差并不明顯，創(chuàng)新產(chǎn)品短缺、服務(wù)產(chǎn)品質(zhì)量趨同化嚴(yán)重。

綜上所述，服務(wù)企業(yè)的自身性質(zhì)決定服務(wù)業(yè)的產(chǎn)能出現(xiàn)生產(chǎn)能力約束，從而一定程度上導(dǎo)致我國服務(wù)企業(yè)產(chǎn)品趨于同質(zhì)?！爱a(chǎn)品同質(zhì)”所引出的問題是服務(wù)內(nèi)容單一，服務(wù)質(zhì)量低下，消費(fèi)者滿意度低。為了改變這種現(xiàn)狀，必須促進(jìn)服務(wù)企業(yè)的優(yōu)化與升級(jí)。首先對(duì)服務(wù)企業(yè)尤其是商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的空間布局進(jìn)行更合理、更細(xì)致的研究與規(guī)劃；其次，進(jìn)一步優(yōu)化市場結(jié)構(gòu)，通過發(fā)展大型商貿(mào)企業(yè)集團(tuán)等方式，提高限額以上批發(fā)零售企業(yè)、住宿餐飲企業(yè)在社會(huì)消費(fèi)品零售和其它商品銷售中的市場份額，以此進(jìn)一步提高城市流通服務(wù)能力和企業(yè)現(xiàn)代化管理水平；最后注重在商貿(mào)服務(wù)業(yè)、住宿餐飲業(yè)、物流服務(wù)業(yè)引進(jìn)連鎖經(jīng)營方式，提高各行業(yè)的連鎖經(jīng)營率，同時(shí)積極引入電子商務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營方式的創(chuàng)新。借助這些措施以提高服務(wù)產(chǎn)能，有效管理波動(dòng)的市場需求，從而在一定程度上規(guī)避生產(chǎn)能力約束的影響，促進(jìn)服務(wù)企業(yè)質(zhì)量差異化，滿足消費(fèi)者多樣化的需求，提高顧客的滿意度。

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篇4

據(jù)估計(jì)，植物每年貯存的能量約相當(dāng)于世界主要燃料消耗的10倍；而作為能源利用量還不到其總量的l%。高效利用生物質(zhì)能源，生產(chǎn)各種清潔燃料，替代煤炭，石油和天然氣等燃料，生產(chǎn)電力。而減少對(duì)礦物能源的依賴，保護(hù)國家能源資源，減輕能源消費(fèi)給環(huán)境造成的污染。專家認(rèn)為，生物質(zhì)能源將成為未來持續(xù)能源重要部分，到2015年，全球總能耗將有40%來自生物質(zhì)能源。

生物質(zhì)能采用高新技術(shù)將秸稈、禽畜糞便和有機(jī)廢水等生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位能源，開發(fā)生物質(zhì)能源將涉及農(nóng)村發(fā)展、能源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、資源保護(hù)、國家安全和生態(tài)平衡等諸多利益。發(fā)展生物能源的初衷就是保護(hù)生態(tài)環(huán)境，在實(shí)際應(yīng)用中也是以此為基點(diǎn)。這也是我國超前發(fā)展的一次很好機(jī)會(huì)，發(fā)展生物質(zhì)能是一件利國利民的好事情。

生物質(zhì)能源不僅是安全、穩(wěn)定的能源，而且通過一系列轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以生產(chǎn)出不同品種的能源，如固化和炭化可以生產(chǎn)因體燃料，氣化可以生產(chǎn)氣體燃料，液化和植物油可以獲得液體燃料，如果需要還可以生產(chǎn)電力等。

目前，世界各國，尤其是發(fā)達(dá)國家，都在致力于開發(fā)高效、無污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)，保護(hù)本國的礦物能源資源，為實(shí)現(xiàn)國家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供根本保障。

6MW生物質(zhì)顆粒與煤混燒發(fā)電技術(shù)

成果簡介：該項(xiàng)目是通對(duì)不同比例的生物質(zhì)成型顆粒與煤在循環(huán)流化床中進(jìn)行混合燃燒，混合后的燃料可大大改變?cè)旱娜紵匦裕ń档椭饻囟?、改善著火性能、提高了循環(huán)流化床鍋爐的熱利用率等。生物質(zhì)原料與煤之間燃燒特性的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。該技術(shù)可用于電廠、工業(yè)鍋爐等各種利用循環(huán)流化床鍋爐的行業(yè)。該技術(shù)對(duì)生物質(zhì)的燃燒特性，燃燒過程以及其結(jié)渣特性、堿金屬腐蝕、氣體燃燒不完全等難題進(jìn)行了研究，并找出了解決方案。生物質(zhì)顆?；鞜靠蛇_(dá)到80%，在此工況下熱效率可提高15%以上，二氧化硫排放量減少50%。氮的氧化物排放量可減少30%；完成了由輸送帶、給料倉、給料絞龍組成的顆粒燃料輸送給料系統(tǒng)；為適應(yīng)生物質(zhì)燃料高揮發(fā)分的特性，在生物質(zhì)顆粒燃料進(jìn)料口上方1.2m處增設(shè)了一個(gè)二次風(fēng)進(jìn)口；可根據(jù)生物質(zhì)顆粒與煤的不同混燒比例，自動(dòng)調(diào)整一、二次進(jìn)風(fēng)量。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

生物質(zhì)氣化燃?xì)庵薪褂痛呋D(zhuǎn)化研究

成果簡介：該項(xiàng)目研究采用在生物質(zhì)氣化裝置的出口處，建一催化凈化裝置有催化保護(hù)床和催化轉(zhuǎn)化床構(gòu)成，直接處理熱的生物質(zhì)氣體，保護(hù)床吸收粗燃?xì)庵械牧蚧瘹涞扔卸疚镔|(zhì)及催化裂化脫除部分重焦油；第二催化反應(yīng)床催化轉(zhuǎn)化剩余的焦油。碳?xì)浠衔锏慕褂捅淮呋D(zhuǎn)化為小分子氣體如CO等，增加燃?xì)鉄嶂?。結(jié)果表明，對(duì)空氣流化床氣化的粗燃?xì)獾拇呋煞ǔ褂?，?shí)驗(yàn)方案是行之有效的和成功的。篩選出工業(yè)鎳基蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑和氧化鈰添加的鎂橄欖石負(fù)載型鎳基催化劑可作為焦油的催化轉(zhuǎn)化催化劑，氧化鈰可促進(jìn)催化劑的活性和提高抗積炭能力，對(duì)氣化燃?xì)獾闹亟褂偷娜コ蔬_(dá)99%，按干氣計(jì)算燃?xì)庵袣錃獾臐舛仍黾?～11%。通過催化凈化系統(tǒng)直接處理氣化燃?xì)?，一方面焦油的催化轉(zhuǎn)化增加了氣化氣中有價(jià)值的氣體成分；另一方面又克服了濕法除焦油所帶來的不易解決的環(huán)境污染問題。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

2Kg/hr生物質(zhì)流化床氣化/熱解實(shí)驗(yàn)裝置研制

成果簡介：氣化是缺氧的反應(yīng)過程，熱解是隔絕氧氣的反應(yīng)過程；氣化的反應(yīng)溫度為750-850℃，而熱解的反應(yīng)溫度為400-700℃；熱解必須采用快速進(jìn)料，氣化對(duì)供料速度則無嚴(yán)格要求；兩者產(chǎn)物的凈化處理過程則基本相同。分析兩者的相同點(diǎn)及不同點(diǎn)，該課題組認(rèn)為建一套氣化及熱解的雙功能系統(tǒng)是可行的。為此該課題組采用了以下特殊設(shè)計(jì)：獨(dú)立的氧氣及氮?dú)夤┤胂到y(tǒng)，共用一套流量計(jì)量及預(yù)熱裝置；流化段及懸浮段分別采用獨(dú)立的電加熱及控制裝置；流化段及懸浮段分別采用獨(dú)立的電加熱及控制裝置用雙級(jí)供料系統(tǒng)，且均可無級(jí)調(diào)速；共用一套旋風(fēng)分離、冷凝、過濾、排氣及計(jì)量系統(tǒng)。運(yùn)行及試驗(yàn)結(jié)果表明：該系統(tǒng)可分別進(jìn)行氣化及熱解試驗(yàn)，且運(yùn)行良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

所處階段：初期階段

生物質(zhì)經(jīng)催化熱分解技術(shù)

成果簡介：該研究是以植物系生物質(zhì)為原料通過催化熱解的方法生產(chǎn)高附加值的輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品以及合成燃料。使用了熱解溫度控制容易，升溫速度快，焦炭便于回收，且可連續(xù)操作的雙顆粒流化床，建立了一套可以定量操作的熱解反應(yīng)系統(tǒng)，開發(fā)了連續(xù)催化熱解過程。充分利用生物質(zhì)熱解溫度低揮發(fā)物多的特性，選擇合適的催化劑，控制生物質(zhì)熱解過程的二次氣相反應(yīng)，使產(chǎn)物向有利于輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品轉(zhuǎn)化，在CoMo-B催化劑的作用下，863K時(shí)可得到6.29wt%的收率。這一收率在同類研究中，是常壓下熱解過程中得到的最高收率。在實(shí)驗(yàn)研究過程中還可發(fā)現(xiàn)，NiMo類催化劑有利于生物質(zhì)低溫制氫，為生物質(zhì)低溫制氫提出了新的研究課題。生物質(zhì)連續(xù)催化熱解裝置的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作的熱解過程，為未來大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)提供了必要的前期研究成果。

所處階段：初期階段

錐形流化床生物質(zhì)氣化技術(shù)

成果簡介：該專題針對(duì)目前國內(nèi)生物質(zhì)氣化發(fā)電、供熱、供氣存在的原料適應(yīng)范圍窄、燃?xì)饨褂秃扛?、自?dòng)化程度低、適用松散型物料的氣化發(fā)電設(shè)備和系統(tǒng)等問題，開發(fā)錐形流化床生物質(zhì)氣化發(fā)電供熱、供氣機(jī)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，研制生物質(zhì)氣化裝置與氣體發(fā)電機(jī)組成的系列生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)；降低燃?xì)庵械慕褂秃?；生物質(zhì)氣化系統(tǒng)的操作彈性試驗(yàn)；提高生物質(zhì)氣燃?xì)鉄嶂怠?/p>

所處階段：成熟應(yīng)用階段

利用藻類熱解制備生物質(zhì)液體燃料

成果簡介：該課題應(yīng)用能源科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和生命科學(xué)等交叉學(xué)科的理論和技術(shù)，以藻類為原料，通過細(xì)胞工程和生物質(zhì)轉(zhuǎn)化等技術(shù)，產(chǎn)生生物油和烴類等可再生生物能源，為開發(fā)新能源提供新的生物技術(shù)途徑。用異養(yǎng)轉(zhuǎn)化技術(shù)和基因改造技術(shù)獲得高脂肪含量的藻細(xì)胞來熱解制備液體燃料，實(shí)現(xiàn)異養(yǎng)轉(zhuǎn)化技術(shù)、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、基因改造技術(shù)與熱解技術(shù)的整合集成，獲得原創(chuàng)性、新穎性的研究成果；同時(shí)為后繼能源的開發(fā)應(yīng)用提供技術(shù)儲(chǔ)備；并且通過最前沿的生物技術(shù)與能源技術(shù)相互結(jié)合、交叉與滲透，推動(dòng)學(xué)科的發(fā)展。該研究成果應(yīng)用前景良好。

生物質(zhì)氣氣化合成二甲醚液體燃料

成果簡介：在固定床或循環(huán)流化床中將生物質(zhì)氣化，變成H2, CO, CO2等組分，然后經(jīng)過氣體凈化，在重整反應(yīng)器中和沼氣一起在催化劑的作用下進(jìn)行重整來調(diào)整H2和 CO的比例，同時(shí)降低二氧化碳的比例，使之適合于合成二甲醚。然后氣體經(jīng)過壓縮進(jìn)入二甲醚反應(yīng)器。在催化劑的作用下合成二甲醚。該套技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)了國家發(fā)明專利。

二甲醚（簡稱DME,CH3OCH3）是一種清潔的燃料與化工產(chǎn)品，有很大的市場。液化二甲醚可以完全替代液化石油氣（LPG），與LPG相比具有無毒無臭、不易爆炸、熱效率高、燃燒徹底、無污染等特點(diǎn)，因此，DME作為LPG的替代品在中國特別是農(nóng)村有巨大的潛在市場。作為清潔燃料DME可以替代柴油用作發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，十六烷值達(dá)55，與柴油熱效率相同，DME不會(huì)產(chǎn)生黑煙和固體顆粒，NOx排出量大大減少，是很有前途的綠色環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。

該項(xiàng)目采用的以生物質(zhì)廢棄物（包括木粉、秸稈、谷殼等）作為原料，通過催化裂解造氣作為氣頭的新工藝，目前還未見報(bào)道。DME的合成也采用先進(jìn)的一步法合成工藝，該方法作為應(yīng)用基礎(chǔ)研究最近幾年才在國際上展開。廣州能源研究所在世界上首先實(shí)現(xiàn)了在小型裝置上由生物質(zhì)一步法合成綠色燃料二甲醚的連續(xù)運(yùn)行。將該技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣可以解決緩解廣東省液化氣日益緊張的形勢(shì)。

適用范圍和條件：適用于生物質(zhì)資源豐富的地區(qū)

3MW生物質(zhì)氣化高效發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

成果簡介：該項(xiàng)目發(fā)展了6MW生物質(zhì)氣化及余熱蒸汽聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)、500kW生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組和焦油污水生化處理新工藝等關(guān)鍵技術(shù)，在江蘇興化建立的示范電站裝機(jī)容量為6MW，氣化效率最高達(dá)78%，燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電效率為29.8%，系統(tǒng)發(fā)電效率27.8%，電站總投資約3200萬元，系統(tǒng)運(yùn)行成本0.40元/kw，具有較高的性價(jià)比和顯著的社會(huì)效益。示范電站建設(shè)嚴(yán)格按國家電力行業(yè)的規(guī)范進(jìn)行，并形成了市場化運(yùn)作機(jī)制，為生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化積累了有益的經(jīng)驗(yàn)。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置

成果簡介：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的“自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置”通過了安徽省科技廳組織的專家鑒定，達(dá)到國際國內(nèi)先進(jìn)水平，是生物質(zhì)潔凈能源研究取得的重要進(jìn)展。該裝置是在安徽省“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃、教育部“211”工程和中國科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助下研制完成的，專家認(rèn)為：自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置采用兩級(jí)螺旋進(jìn)料器有效解決了生物質(zhì)進(jìn)料系統(tǒng)的進(jìn)料速率定量控制、密封和堵塞問題，其中自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置在熱解熱源供給和生物油冷凝收集等方面具有創(chuàng)新性。

所處階段：初期階段

稻殼生物質(zhì)中型氣化發(fā)電系統(tǒng)

成果簡介：該電技術(shù)的基本原理為利用生物質(zhì)氣化高新技術(shù)，經(jīng)中溫裂解氣化，轉(zhuǎn)換為可燃?xì)怏w。氣化爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)過程主要是燃燒反應(yīng)，熱分解反應(yīng)和還原反應(yīng)。稻殼進(jìn)入氣化爐后，部分遇氧燃燒，提供熱分解所需熱量，大部分稻殼在缺氧條件下發(fā)生熱分解反應(yīng)，折出揮發(fā)份和焦炭，揮發(fā)份在中溫反應(yīng)區(qū)內(nèi)發(fā)生二次反應(yīng)，使焦油裂解為氣體，同時(shí)氣體和焦炭之間，氣體和氣體之間發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生氣相焦油和氣體。這些氣體攜帶部分細(xì)顆粒焦炭、灰塵進(jìn)入燃?xì)鈨艋到y(tǒng)。部分焦炭通過慣性除塵器回流進(jìn)入氣化爐參加反應(yīng)，氣相焦油冷凝通過水洗除去。燃?xì)饨?jīng)凈化后，再送到自吸式燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換產(chǎn)生動(dòng)力，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

JZS家用生物質(zhì)燃?xì)庠?/p>

成果簡介：該項(xiàng)目灶具的心臟閥體獨(dú)創(chuàng)了大銅芯、大閥體，閥芯不凝滯、焦油不堵塞、維修方便，使用壽命特長；面殼采用進(jìn)口加厚不銹鋼板鍛壓成型，美觀大方，優(yōu)質(zhì)耐用；高壓脈沖點(diǎn)火器，使用壽命達(dá)10萬次以上，著火率達(dá)100%，絕緣性能好；燃燒器爐頭選用直徑120mm和100mm標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵雙管和單管氣道爐頭；燃燒器火蓋選用內(nèi)旋火條形火孔，火蓋材質(zhì)選用全銅鍛壓成型，火孔加工精確，熱效率高，高溫不變型，高效更節(jié)能。JZS家用生物質(zhì)燃?xì)庠钍墙斩挌饣泄庀到y(tǒng)的配套設(shè)備，是開發(fā)農(nóng)村綠色能源的新產(chǎn)品。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

生物質(zhì)聯(lián)產(chǎn)技術(shù)及成套設(shè)備研究

成果簡介：該項(xiàng)技術(shù)以干餾炭化工藝為中心，以生產(chǎn)產(chǎn)品為主，實(shí)現(xiàn)了炭、氣、油聯(lián)產(chǎn)的工業(yè)化生產(chǎn)，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益；該設(shè)備系統(tǒng)熱效率高。國內(nèi)同類技術(shù)的設(shè)備系統(tǒng)熱效率為56%，本項(xiàng)技術(shù)的系統(tǒng)熱效率達(dá)到73.64%，比普通冷煤氣發(fā)生爐的熱效率高出10個(gè)百分點(diǎn)左右；生產(chǎn)的生物質(zhì)炭熱值和固定炭含量高，無煙、無味。經(jīng)深加工可制成橡膠炭黑，優(yōu)于木炭，木焦油可以提煉出多種化工原料，優(yōu)于煤焦油，經(jīng)濟(jì)效益顯著，市場前景很好；生產(chǎn)的生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂颠_(dá)到17.7MJ/Nm^3，高于城市煤氣的熱值，大大超過4.6MJ/Nm^3的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；燃?xì)庵薪褂秃突覊m含量小于10mg/Nm^3，大大低于50mg/Nm^3的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

生物質(zhì)氣化發(fā)電優(yōu)化系統(tǒng)及其示范工程

成果簡介：該成果采用循環(huán)流化床氣化爐和多級(jí)氣體凈化裝置，配置多臺(tái)500kW的單氣體燃料內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組，發(fā)電系統(tǒng)可在2000－6000kW之間根據(jù)需要設(shè)計(jì)，發(fā)電原料可用谷殼、木屑、稻草等多種生物質(zhì)廢棄物。氣化發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率達(dá)20%～28%。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，單位投資約4500～6500元/kW, 運(yùn)行成本約0.35 ～0.45元/kWh，能滿足農(nóng)村處理農(nóng)業(yè)廢棄物的需要，電力符合工廠企業(yè)用電或上網(wǎng)要求，有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

生物質(zhì)制取合成氣技術(shù)研究

成果簡介：氣化爐內(nèi)的生物質(zhì)由高溫CO_2在水蒸汽氛圍下進(jìn)行碳化直接還原為CO。高溫CO_2由助燃的水蒸汽和系統(tǒng)循環(huán)的可燃?xì)馍伞Ｕ麄€(gè)工藝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了熱量自給平衡。可獲得較高熱值的合成氣。通過控制CO_2和H_2O的比例和氣化溫度，在高溫常壓下，CO_2與碳反應(yīng)還原為CO，同時(shí)H_2O的分解、重整產(chǎn)生H_2，保證了CO+H_2＞50%的出口氣濃度及其合適的比例。自主研制的固流復(fù)合床生物質(zhì)氣化爐，抑制了焦油的產(chǎn)生，降低氣體凈化的難度，提高生物質(zhì)原料的利用率。獨(dú)特的加料排渣系統(tǒng)，適應(yīng)多元化原料的處理。本項(xiàng)目研究合成氣制取機(jī)理及其氣化過程有關(guān)特性，找出生物質(zhì)制取合成氣工藝中的某些關(guān)鍵參數(shù)，作為未來工業(yè)化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

所處階段：成熟應(yīng)用階段

生物質(zhì)干餾氣炭油聯(lián)產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備

成果簡介：該項(xiàng)目針對(duì)不同類型的生物質(zhì)原料，開發(fā)了兩種不同的致密成型及干餾工藝，使生物質(zhì)的熱轉(zhuǎn)換具有較高的能源利用率與換率。該項(xiàng)技術(shù)以成型后的生物質(zhì)干餾工藝為中心，燃?xì)庵械獨(dú)夂康停細(xì)鉄嶂颠_(dá)到15MJ/m^3以上，是較好的化工原料，生物質(zhì)炭、焦油及木醋液也有較好的市場。設(shè)備采用隧道連續(xù)干餾工藝，具有創(chuàng)新性，結(jié)構(gòu)合理，操作、維護(hù)簡單易行。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

生物質(zhì)顆粒燃料冷態(tài)致密成型技術(shù)及成套設(shè)備

成果簡介：該項(xiàng)目通過研究確定不同種類農(nóng)林廢棄物原料的高效粉碎工藝、生物質(zhì)冷態(tài)致密成型機(jī)理及不同農(nóng)林廢棄物冷成型條件。建立農(nóng)林廢棄物冷態(tài)致密成型過程的數(shù)理模型與開發(fā)生物質(zhì)冷態(tài)成型過程計(jì)算模擬系統(tǒng)。設(shè)計(jì)出能適用于各類生物質(zhì)原料的高效粉碎設(shè)備、冷態(tài)成型模具及成型設(shè)備。進(jìn)而設(shè)計(jì)出完整的生物質(zhì)顆粒燃料冷壓成型成套設(shè)備、生產(chǎn)工藝流程及相關(guān)輔助設(shè)備，充分保證成套設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

生物質(zhì)材料甲醛釋放量檢測環(huán)境跟蹤控制技術(shù)

成果簡介：該成果涉及生物質(zhì)材料（人造板等）揮發(fā)物檢測環(huán)境的動(dòng)態(tài)精確控制方法，應(yīng)用范圍為人造板、建筑材料、化工等產(chǎn)品中含揮發(fā)性有害氣體的檢測，為控制人造板產(chǎn)品及其含甲醛等有害揮發(fā)物產(chǎn)品的質(zhì)量，提供可靠的技術(shù)與檢測設(shè)備。同時(shí)為林產(chǎn)工業(yè)及全社會(huì)的環(huán)境保護(hù)、安全檢測與監(jiān)測技術(shù)、環(huán)境工程與技術(shù)、環(huán)境保護(hù)與管理、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與環(huán)境檢測等科學(xué)研究提供的新的成果、進(jìn)展及方法。產(chǎn)品已應(yīng)用在國家人造板質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、家具質(zhì)檢站、人造板檢測機(jī)構(gòu)、理化測試中心、疾病控制中心、大學(xué)等單位，負(fù)責(zé)我國生物質(zhì)材料甲醛釋放量的檢測與監(jiān)督工作。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：成熟應(yīng)用階段

SLQ-300型空氣鼓風(fēng)常壓流化床生物質(zhì)氣化成套設(shè)備

成果簡介：該項(xiàng)目研制開發(fā)的新型生物質(zhì)氣化系統(tǒng)，即空氣鼓風(fēng)常壓流化床生物質(zhì)氣化系統(tǒng)，可生產(chǎn)低熱值生物質(zhì)燃?xì)?，用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民炊事與生活、工副業(yè)生產(chǎn)及發(fā)電。技術(shù)原理為：鼓入氣化器的適量空氣經(jīng)布風(fēng)系統(tǒng)均勻分布后，將床料流化，合適粒度的生物質(zhì)原料送入氣化器并與高溫慶料迅速混合，在布風(fēng)器以上的一定空間內(nèi)激烈翻滾，在常壓條件下迅速完成干燥、熱解、燃燒及氣化反應(yīng)過程，從而生產(chǎn)出低熱值燃?xì)?。排出氣化器的熱燃?xì)庠僖来瓮ㄟ^由干式旋負(fù)除塵器、沖擊式水除塵器、旋風(fēng)水膜凈化器、多級(jí)水噴淋凈化器、焦油分離器和過濾器等組成的凈化系統(tǒng)，被冷卻凈化為符合使用要求的干凈冷燃?xì)庖怨┎煌脩羰褂谩?/p>

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：成熟應(yīng)用階段

下吸式固定爐排生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐設(shè)計(jì)與研究

成果簡介：該項(xiàng)目屬河南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：0311050400；0411052000）。技術(shù)原理：一定粒徑生物質(zhì)成型燃料經(jīng)上爐門加在爐排上下吸燃燒，上爐排漏下的生物質(zhì)屑和灰渣到下爐排上繼續(xù)燃燒和燃燼。生物質(zhì)成型燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃?xì)怏w透過燃料層、灰渣層進(jìn)入上、下爐排間的爐膛進(jìn)行燃燒，并與下爐排上燃料產(chǎn)生的煙氣一起，經(jīng)兩爐排間的出煙口流向降塵室和后面的對(duì)流受熱面。這種燃燒方式，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)成型燃料的分步燃燒，緩解生物質(zhì)燃燒速度，達(dá)到燃燒需氧與供氧的匹配，使生物質(zhì)成型燃料穩(wěn)定持續(xù)完全燃燒，起到了消煙除塵作用。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：初期階段

SMG-3型生物質(zhì)型煤高壓干式成型機(jī)研究

成果簡介：該產(chǎn)品成型原理是在高壓的條件下，經(jīng)過對(duì)滾滾壓的工藝方法，將干燥后的煤粉、生物質(zhì)粉、固硫劑粉等原料壓制成長橢球形狀型煤的。所生產(chǎn)的生物質(zhì)型煤具有潔凈化、環(huán)?；奶攸c(diǎn)。性能指標(biāo)：液壓系統(tǒng)工作壓力：20～25Mpa；對(duì)滾轉(zhuǎn)數(shù)：0～11r/min；螺旋推進(jìn)預(yù)壓機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)數(shù)：0～40r/min；成型機(jī)產(chǎn)量：3t/h；壓制生物質(zhì)型煤的原料：含水≤3%的煤粉、生物質(zhì)粉、固硫劑粉；生物質(zhì)型煤壓碎力：300～350N。成型機(jī)的特點(diǎn)：高壓干式滾壓成型；液壓、油氣系統(tǒng)保壓、恒壓；園柱型螺旋預(yù)壓、推進(jìn)；主機(jī)傳動(dòng)為單軸與減速機(jī)連接；主傳動(dòng)與推進(jìn)預(yù)壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了無級(jí)變速。該產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)成型機(jī)生產(chǎn)的空白，達(dá)到了國際當(dāng)代同類產(chǎn)品的水平。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

生物質(zhì)經(jīng)催化熱分解向輕質(zhì)芳烴的轉(zhuǎn)化

成果簡介：該研究是以植物系生物質(zhì)為原料通過催化熱解的方法生產(chǎn)高附加值的輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品以及合成燃料。使用了熱解溫度控制容易，升溫速度快，焦炭便于回收，且可連續(xù)操作的雙顆粒流化床，建立了一套可以定量操作的熱解反應(yīng)系統(tǒng)，開發(fā)了連續(xù)催化熱解過程。充分利用生物質(zhì)熱解溫度低揮發(fā)物多的特性，選擇合適的催化劑，控制生物質(zhì)熱解過程的二次氣相反應(yīng)，使產(chǎn)物向有利于輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品轉(zhuǎn)化，在CoMo-B催化劑的作用下，863K時(shí)可得到6.29wt%的收率。這一收率在同類研究中，是常壓下熱解過程中得到的最高收率。在實(shí)驗(yàn)研究過程中還可發(fā)現(xiàn)，NiMo類催化劑有利于生物質(zhì)低溫制氫，為生物質(zhì)低溫制氫提出了新的研究課題。生物質(zhì)連續(xù)催化熱解裝置的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作的熱解過程，為未來大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)提供了必要的前期研究成果。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：初期階段

生物質(zhì)能開發(fā)利用示范工程研究

成果簡介：該產(chǎn)品生物質(zhì)成型燃料以農(nóng)作物廢棄物為原料，供暖、供熱，燃燒時(shí)無黑煙，幾乎沒有二氧化硫的排放，氮化物排放極低，二氧化碳排放量接近植物生長所需要量，可以稱得上是零排放。原料加工，可以使農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶實(shí)現(xiàn)增值，所以該項(xiàng)目是有利于社會(huì)，有利于農(nóng)民，有利于消費(fèi)者的事業(yè)，具有一定的推廣應(yīng)用前景。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：成熟應(yīng)用階段

生物質(zhì)復(fù)合型煤制備及燃燒性能研究

成果簡介：該課題對(duì)生物質(zhì)型煤的制備工藝、燃燒過程、燃燒機(jī)理、固硫性能等進(jìn)行了研究。當(dāng)生物質(zhì)添加量為20%、成型壓力為40MPa時(shí)，生物質(zhì)型煤的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到400N/個(gè)；生物質(zhì)型煤的著火溫度一般低于350℃，燃燒過程可以分為4個(gè)階段；當(dāng)Ca/S比為2.0，燃燒溫度為900℃時(shí)，生物質(zhì)型煤的固硫率可以達(dá)到90%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通型煤的固硫率，生物質(zhì)型煤燃燒過程的SO2排放濃度明顯低于傳統(tǒng)型煤。因此，生物質(zhì)型煤比普通型煤有更好的燃燒特性，更高的固硫率。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

雙循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化裝

成果簡介：“雙循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化裝置”是在教育部“211”工程和中國科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助下研制完成的，主要研究內(nèi)容包括：（1）掌握了鋸末和稻殼等生物質(zhì)的流化特性。（2）研制了每小時(shí)可處理80公斤物料的雙循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化裝置。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理，采用特殊結(jié)構(gòu)的兩級(jí)螺旋進(jìn)料器可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)式的密封進(jìn)料；合理的流化床層和返料結(jié)構(gòu)，可以保證床層溫度均勻分布，以及實(shí)現(xiàn)焦油蒸汽在爐內(nèi)二次裂解，從而使氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率和燃?xì)赓|(zhì)量等得到顯著提高；采用鼓風(fēng)運(yùn)行方式可以實(shí)現(xiàn)熱煤氣的直接利用，從而可以避免高溫燃?xì)獾娘@熱損失和焦油能量的損失，以及水洗焦油造成的二次污染等。（3）掌握了常見秸稈的氣化方法和氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率和燃?xì)獬煞旨盁嶂档葰饣瘏?shù)，對(duì)熱煤氣的燃燒利用進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研發(fā)了預(yù)混式燃?xì)馊紵鳌?/p>

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

板式生物質(zhì)干燥機(jī)

成果簡介：“板式生物質(zhì)干燥機(jī)”是河南省科學(xué)院能源研究所研制開發(fā)的新產(chǎn)品，本產(chǎn)品能較好地適應(yīng)粉碎后的蓬松多孔狀生物質(zhì)物料的干燥。在充分研究了生物質(zhì)物理化學(xué)特性的基礎(chǔ)上，把空氣調(diào)節(jié)技術(shù)與傳熱學(xué)相結(jié)合設(shè)計(jì)出高效節(jié)能型干燥機(jī)。本產(chǎn)品具有獨(dú)特的換熱排濕結(jié)構(gòu)，熱利用率達(dá)到60%以上，以無級(jí)調(diào)速電機(jī)為動(dòng)力，通過鏈條刮桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)物料在干燥機(jī)內(nèi)移動(dòng)，通過調(diào)節(jié)調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速（0～1440r/min）改變物料的干燥時(shí)間， 以適應(yīng)不同含水率的生物質(zhì)物料的干燥；圓柱形刮桿帶動(dòng)物料在加熱板上移動(dòng)，同時(shí)完成了物料的翻動(dòng)，使含水物料的不均勻度大大減??；空氣調(diào)節(jié)技術(shù)與傳熱學(xué)相結(jié)合，通過等壓分流的穩(wěn)壓箱和板式射流加熱板組成高效的氣流組織結(jié)構(gòu)，能使熱風(fēng)等速均勻地射向物料，提高了烘干效率，同時(shí)減少了物料中灰分的帶出，降低了廢氣中灰分的含量，減少了環(huán)境污染；射流板的上表面為平板，做為物料床，同時(shí)進(jìn)行傳導(dǎo)換熱，下表面為多孔板，可使熱空氣等速均勻地射向物料，可完成對(duì)流換熱與濕氣的帶出，高溫多孔板發(fā)射出遠(yuǎn)紅外線，以輻射形式加熱了物料，綜合利用了傳導(dǎo)、對(duì)流與輻射三種熱的傳播形式，熱利用率達(dá)60%以上；實(shí)現(xiàn)了干燥機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)，每兩層為一基本模塊，可根據(jù)處理量的大小隨意增減換熱板的數(shù)量，從而減少不同型號(hào)的干燥機(jī)設(shè)計(jì)工作量?？s短了設(shè)計(jì)周期，加工更加簡單。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：初期階段

生物質(zhì)鍋爐型煤的開發(fā)研究

該項(xiàng)目開發(fā)出“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”的生物質(zhì)型煤粘結(jié)劑及生產(chǎn)工藝，“有機(jī)-無機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑”及型煤生產(chǎn)工藝，該粘結(jié)劑及型煤生產(chǎn)工藝可以利用國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。采用紅外光譜分析研究了生物質(zhì)經(jīng)“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”處理前后組成變化，證明該處理工藝可以使生物質(zhì)有效降解。提出了新穎的生物質(zhì)型煤粘結(jié)機(jī)理和防水機(jī)理。認(rèn)為生物質(zhì)中可降解成分降解后的固體纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等在型煤中形成“網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”將煤粒包裹起來，液體粘稠物充填于煤粒與生物質(zhì)固體之間。生物質(zhì)固體與液體部分共同型煤強(qiáng)度。粘結(jié)劑加工中過剩的氫氧化鈣在型煤干燥中將轉(zhuǎn)化成碳酸鈣，對(duì)型煤防水強(qiáng)度具有一定的作用。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

生物質(zhì)切揉制粉機(jī)

成果簡介：該成果在充分研究國內(nèi)外粉碎機(jī)的基礎(chǔ)上，試驗(yàn)分析了生物質(zhì)秸稈的粉碎特性，針對(duì)生物質(zhì)秸稈含水率高、具有長纖維的特點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)出適合各種含水率高達(dá)25%以下生物質(zhì)秸稈粉碎的生物質(zhì)切揉制粉機(jī)，采用錘片、刀片相結(jié)合的方式，秸稈經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的刀片切斷后，再經(jīng)錘片擊打粉碎，提高了粉碎效率。經(jīng)河南省節(jié)能及燃?xì)饩弋a(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢測，系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)性能符合河南省科學(xué)院能源研究所企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/HKN001-2005《生物質(zhì)切揉制粉機(jī)》的要求。該機(jī)即可用于農(nóng)村，也可用于工業(yè)，即環(huán)保又經(jīng)濟(jì)，節(jié)約能源，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

低能耗生物質(zhì)熱裂解裝置

成果簡介：該實(shí)用新型的目的是為了能將低品位的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換成高品位的液體燃料和高附加值產(chǎn)品，提供一種基于流化床的低能耗生物熱裂解裝置。低能耗生物熱裂解采用以下工藝流程：連續(xù)送料至反應(yīng)器，使其在高溫下氣化，分離，含生物的氣體經(jīng)熱交換冷凝成油，升溫后的非凝結(jié)氣體再循環(huán)。本實(shí)用新型采用流化床作為反應(yīng)器，由給料器、調(diào)速電機(jī)及減速器、進(jìn)料套筒及螺旋進(jìn)料棒、流化床反應(yīng)器、螺旋風(fēng)分離器、作為能源回收的氣－氣熱交換器、氣－水熱交換器、集油器、茨循環(huán)風(fēng)機(jī)、主電加熱器、輔助電加熱器等組成。主電加熱器、輔助電加熱器；流化床反應(yīng)器豎直放置，底部置有多孔板，并放入石英砂作為中間載體；主電加熱器置于反應(yīng)器入口前端，輔助電加熱器置于反應(yīng)器外壁面。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：初期階段

生物質(zhì)經(jīng)催化熱分解向輕質(zhì)芳烴的轉(zhuǎn)化

成果簡介：該研究是以植物系生物質(zhì)為原料通過催化熱解的方法生產(chǎn)高附加值的輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品以及合成燃料。使用了熱解溫度控制容易，升溫速度快，焦炭便于回收，且可連續(xù)操作的雙顆粒流化床，建立了一套可以定量操作的熱解反應(yīng)系統(tǒng)，開發(fā)了連續(xù)催化熱解過程。充分利用生物質(zhì)熱解溫度低揮發(fā)物多的特性，選擇合適的催化劑，控制生物質(zhì)熱解過程的二次氣相反應(yīng)，使產(chǎn)物向有利于輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品轉(zhuǎn)化，在CoMo-B催化劑的作用下，863K時(shí)可得到6.29wt%的收率。這一收率在同類研究中，是常壓下熱解過程中得到的最高收率。在實(shí)驗(yàn)研究過程中還可發(fā)現(xiàn)，NiMo類催化劑有利于生物質(zhì)低溫制氫，為生物質(zhì)低溫制氫提出了新的研究課題。生物質(zhì)連續(xù)催化熱解裝置的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作的熱解過程，為未來大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)提供了必要的前期研究成果。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：初期階段

超低焦油秸稈高效制氣技術(shù)

成果簡介：該技術(shù)是以秸稈為主要原料，采用先進(jìn)的低倍率低速循環(huán)流化床氣化技術(shù)和雙層催化裂化爐，通過特定的流場組織和多級(jí)進(jìn)料、組合進(jìn)氣方式，在氣化介質(zhì)和特殊催化劑（鈣鎂復(fù)合催化劑）作用下，在特殊的工藝流程內(nèi)進(jìn)行催化氣化反應(yīng)制取超低焦油燃?xì)?，其凈化過程具有用水量極少，并從生活垃圾中獲得的高活性焦炭基材料作為過濾干燥介質(zhì)等特點(diǎn)。該技術(shù)在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，提高了傳統(tǒng)氣化爐產(chǎn)氣效率和燃?xì)馄焚|(zhì)，大大降低了燃?xì)庵薪褂秃?，減少了廢水的排放和焦油對(duì)環(huán)境的污染，充分利用農(nóng)村農(nóng)林廢棄物，避免了其露天放置對(duì)環(huán)境的污染，解決了部分勞動(dòng)力就業(yè)。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：初期階段

強(qiáng)化熱解生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究

成果簡介：該課題研究以各種農(nóng)作物秸稈為原料的低焦油燃?xì)獍l(fā)生器，及與之配套的燃?xì)鈨艋夹g(shù)，采用新式強(qiáng)化裂解氣化反應(yīng)器，充分降低燃?xì)庵薪褂秃?，簡化凈化工藝，保證燃?xì)赓|(zhì)量，使秸稈氣化機(jī)組的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過國家相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提高已有的生物質(zhì)氣化技術(shù)水平和燃?xì)赓|(zhì)量，形成配套合理，運(yùn)行方便，安全可靠的氣化機(jī)組，實(shí)現(xiàn)氣化機(jī)組的更新?lián)Q代。應(yīng)用此技術(shù)，將解決目前設(shè)備中存在的焦油清理難、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題，提高使用壽命，實(shí)用性更強(qiáng)，不僅可以應(yīng)用于農(nóng)村，在工業(yè)有機(jī)廢料處理和燃?xì)獍l(fā)電方面，也將有良好的推廣前景。

成果類型：應(yīng)用技術(shù)

所處階段：中期階段

生物質(zhì)鍋爐型煤的開發(fā)研究

該項(xiàng)目開發(fā)出“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”的生物質(zhì)型煤粘結(jié)劑及生產(chǎn)工藝，“有機(jī)-無機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑”及型煤生產(chǎn)工藝，該粘結(jié)劑及型煤生產(chǎn)工藝可以利用國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。采用紅外光譜分析研究了生物質(zhì)經(jīng)“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”處理前后組成變化，證明該處理工藝可以使生物質(zhì)有效降解。提出了新穎的生物質(zhì)型煤粘結(jié)機(jī)理和防水機(jī)理。認(rèn)為生物質(zhì)中可降解成分降解后的固體纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等在型煤中形成“網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”將煤粒包裹起來，液體粘稠物充填于煤粒與生物質(zhì)固體之間。生物質(zhì)固體與液體部分共同型煤強(qiáng)度。粘結(jié)劑加工中過剩的氫氧化鈣在型煤干燥中將轉(zhuǎn)化成碳酸鈣，對(duì)型煤防水強(qiáng)度具有一定的作用。

篇5

關(guān)鍵詞 ：生物質(zhì)氣化 焦油 脫除轉(zhuǎn)化

一、了解焦油的基本情況

在我們?nèi)粘Ｉ钪心阋苍S會(huì)常常用到焦油的產(chǎn)品，很多人對(duì)焦油的了解不多，焦油是有機(jī)物經(jīng)過加熱干餾的產(chǎn)物，常見的為煤焦油，木材干餾也產(chǎn)生木焦油，泥炭干餾和石油分餾也產(chǎn)生焦油。焦油產(chǎn)生的途徑生物質(zhì)是一種豐富的資源，它作為可再生能源受到人們的關(guān)注，隨著能源危機(jī)意識(shí)的提高人們對(duì)其性能的研發(fā)不斷深入。生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化對(duì)于產(chǎn)生燃料、化學(xué)原料以及生物質(zhì)的完全燃燒和充分利用都是一種很有效的方法。

煤焦油是焦化工業(yè)的重要產(chǎn)品，其組成很復(fù)雜，大多情況下是由煤焦油工業(yè)專門進(jìn)行分離、提純并且利用，可分離出多種產(chǎn)品，目前提取的主要產(chǎn)品有：萘、酚、蒽、菲 、咔唑、瀝青等幾種。目前焦油精制廠家已經(jīng)可以從焦油中提取230多種產(chǎn)品，并向大型化方向發(fā)展。

二、生物質(zhì)氣化及其過程

生物質(zhì)氣化是在一定的熱力學(xué)下，借助空氣、水蒸氣的作用，使生物質(zhì)發(fā)生熱解、氧化和還原反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為一氧化碳、低分子烴類等可燃?xì)怏w的過程。

中國可用的固體生物質(zhì)數(shù)量巨大，主要以農(nóng)業(yè)和木材廢物為主。生物質(zhì)分布分散，收集和運(yùn)輸困難，在中國目前的條件下，難以采用大規(guī)模燃燒技術(shù)，所以200―5000kW的中小規(guī)模的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)在中國有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。由于中國電力供應(yīng)緊張，而生物質(zhì)廢棄物浪費(fèi)嚴(yán)重，價(jià)格低廉，所以生物質(zhì)氣化發(fā)電的成本具備進(jìn)入市場競爭的條件。中國已完成了多種氣化爐的研制，已使用的氣化爐有上下吸式、敞口式和流化床等。各種氣化爐從原理上講都可以用于氣化發(fā)電，但目前研究完成并正常運(yùn)轉(zhuǎn)的主要有三種，即敞口下吸式，下吸式及循環(huán)流化床，發(fā)電功率可以從幾千瓦到幾千千瓦，這為氣化發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了條件。氣化發(fā)電比較適合中國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)和發(fā)展現(xiàn)狀。中國的生物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)較好，解決二次污染后就具備與其他常規(guī)發(fā)電技術(shù)競爭的條件。為了發(fā)展并盡快推廣生物質(zhì)氣化技術(shù)，應(yīng)該研究焦油處理技術(shù)，徹底消除二次污染;改進(jìn)氣化發(fā)電技術(shù)與系統(tǒng)，提高整體效率，進(jìn)一步降低發(fā)電成本;制定保證政策，鼓勵(lì)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，使大眾較快得接受生物質(zhì)氣化發(fā)電。

三、重點(diǎn)推行熱解工藝及影響因素

（一）熱解工藝包含的類型

從對(duì)生物質(zhì)的加熱速率和完成反應(yīng)所用時(shí)間的角度來看，生物質(zhì)熱解工藝基本上可以分為慢速熱解和快速熱解（反應(yīng)時(shí)間少于0.5s時(shí)稱為閃速熱解）兩種類型。由于工藝操作條件不同，生物質(zhì)熱解工藝又可分為慢速熱解、快速熱解和反應(yīng)性熱解幾種。在慢速熱解工藝中又可以分為炭化和常規(guī)熱解。

慢速熱解，傳統(tǒng)上稱干餾工藝、傳統(tǒng)熱解工藝，已經(jīng)具有幾千年的歷史，是一種以生成木炭為目的的炭化過程，加熱溫度在500～580℃稱為低溫干餾，加熱溫度在660～750℃稱為中溫干餾，加熱溫度在900～1100℃稱為高溫干餾。將木材放在窯內(nèi)加熱，可以得到占原料質(zhì)量30%～35%的木炭產(chǎn)量。

快速熱解是將磨細(xì)的生物質(zhì)原料放在快速熱解裝置中，嚴(yán)格控制加熱速率（10～200℃/s左右）和反應(yīng)溫度（大概500℃左右），在缺氧并且被快速加熱到較高溫度時(shí)引發(fā)大分子的分解，產(chǎn)生了小分子氣體和可凝性揮發(fā)分以及少量焦炭產(chǎn)物。可凝性揮發(fā)分被快速冷卻成可流動(dòng)的液體，成為生物油或焦油。快速熱解在極短的時(shí)間內(nèi)和強(qiáng)烈的熱效應(yīng)下直接產(chǎn)生熱解產(chǎn)物，然后迅速淬冷至350℃以下，最大限度地增加了液態(tài)油。

常規(guī)熱解是將所用原料放在常規(guī)的熱解裝置中，在中等溫度及反應(yīng)速率條件下，經(jīng)過數(shù)小時(shí)的熱解，得到占原料質(zhì)量的20%～25%的生物質(zhì)炭及10%～20%的生物油。

（二）熱解影響因素

總的來講，影響熱解的主要因素包括化學(xué)和物理兩大方面?；瘜W(xué)因素包括一系列復(fù)雜的一次和二次反應(yīng);物理因素主要是反應(yīng)過程中的傳熱、傳質(zhì)以及原料的物理特性等。具體的操作條件表現(xiàn)為：溫度、物料特性、催化劑、滯留時(shí)間、壓力和升溫速率。

在生物質(zhì)熱解過程中，溫度是一個(gè)很重要的影響因素， 它對(duì)熱解產(chǎn)物分布、組分、產(chǎn)率和熱解氣熱值都有很大的影響。生物質(zhì)熱解最終產(chǎn)物中氣、油、炭各占比例的多少，隨反應(yīng)溫度的高低和加熱速度的快慢有很大差異。一般地說，低溫、長期滯留的慢速熱解主要用于最大限度地增加炭的產(chǎn)量，其質(zhì)量產(chǎn)率和能量產(chǎn)率分別達(dá)到30%和50%。

溫度小于600℃的常規(guī)熱解時(shí)，采用中等反應(yīng)速率，生物油、不可凝氣體和炭的產(chǎn)率基本相等;閃速熱解溫度在500～650℃范圍內(nèi)，主要用來增加生物油的產(chǎn)量，生物油產(chǎn)率可達(dá)80%;同樣的閃速熱解，若溫度高于700℃，在非常高的反應(yīng)速率和極短的氣相滯留期下，主要用于生產(chǎn)氣體產(chǎn)物，其產(chǎn)率可達(dá)80%。當(dāng)升溫速率極快時(shí)，半纖維素和纖維素幾乎不生成炭。

四、生物質(zhì)的液化發(fā)展

世界石油儲(chǔ)量在逐步減少，而經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)能源得需求越來越多，未來的一定時(shí)期內(nèi)將需要煤炭和生物質(zhì)液化等代替性液體燃料。煤炭豐富、石油缺乏、燃?xì)鈪T乏是我國能源結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)，2000 年左右，我國探明可采石油儲(chǔ)量可供開采二十年。我國煤炭占終端能源消費(fèi)的比例高、煤炭消費(fèi)方式落后、原煤轉(zhuǎn)化利用程度低，因此，我國煤炭資源利用效率低，生態(tài)環(huán)境污染嚴(yán)重。煤炭是最主要的一次能源，世界各國越來越重視高效潔凈能源的使用。煤液化技術(shù)是煤綜合利用的一種有效途徑，可以將煤炭轉(zhuǎn)化成潔凈高熱值的燃料油，減輕污染，還可以得到珍貴的化工產(chǎn)品。我國是生物質(zhì)資源豐富的農(nóng)業(yè)大國，每年農(nóng)作物秸稈、禽畜糞便總資源干物質(zhì)、全國城市生活垃圾產(chǎn)量、林業(yè)廢棄物和可資源利用的柴薪等生物質(zhì)能資源約為五十億噸標(biāo)煤，充分利用生物質(zhì)能是解決石油資源不足的重要途徑。我國在生物質(zhì)資源的利用方式主要通過直接燃燒來獲得能量，效率低下，資源浪費(fèi)，環(huán)境污染嚴(yán)重。因此，對(duì)煤和生物質(zhì)的高效利用技術(shù)的開發(fā)與研究在中國顯得迫切和重要。煤和生物質(zhì)的液化技術(shù)在理論方面和一些工藝技術(shù)上沒有得到很好的解決，主要包括：煤結(jié)構(gòu)的研究及其與液化反應(yīng)性的關(guān)系，催化劑的中毒、催化劑的研發(fā)、固固和固液分離及如何使反應(yīng)條件溫和化和產(chǎn)品的高附加值化。解決這些問題對(duì)發(fā)展煤化學(xué)理論、開發(fā)高效的煤液化工藝有重要的指導(dǎo)意義。

比如在不同的反應(yīng)條件下，進(jìn)行稻草的加氫液化，考察了催化劑、壓力等因素對(duì)生物質(zhì)加氫液化的影響。在反應(yīng)溫度為300℃的條件下，隨著催化劑的量的增加轉(zhuǎn)化率、油氣收率顯著增加而焦渣的產(chǎn)率下降，可知加入的催化劑有助于稻草的加氫液化。在氫壓5.0Mp加入相同的催化劑的條件下，轉(zhuǎn)化率和油氣收率有所降低，焦渣和瀝青烯的收率上升而前里清晰的收率下降表示溫度的上升對(duì)稻草的加氫液化是不利的，由300℃和350℃的比較可知：此時(shí)溫度對(duì)于稻草加氫液化的影響不大。在同一溫度下、加入相同的催化劑條件下，在5%催化劑250℃條件下，轉(zhuǎn)化和油氣收率顯著提高而焦渣收率降低。可知壓力的上升對(duì)于稻草的加氫液化有著顯著的提高，有利于稻草的加氫液化，而且瀝青烯和前瀝青烯的收率無明顯的差別。。

參考文獻(xiàn)：

篇6

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)氣化；制氫；產(chǎn)氫率；影響因素

中圖分類號(hào)：X382.1；TQ116.2+9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2012）23-5442-03

Research on Influencing Factors of Hydrogen Yield of Biomass Gasification

ZHANG Qing-ye，LI Hao-xue

（Henan Mechanical and Electrical Engineering College， Xinxiang 453003，Henan，China）

Abstract： The mechanism of hydrogen production from biomass gasification was introduced； and factors influencing hydrogen yield， such as material properties of biomass， gasification temperature， water vapor content and catalysts were analyzed. Measures for improving the hydrogen yield including increasing reaction temperature， augmenting water vapor content， using catalysts and adopting CO2 absorbent were pointed out so as to provide theoretical guidance for designing of biomass gasifier.

Key words： biomass gasification； hydrogen production； hydrogen yield； influencing factors

氫氣具有高熱值、高清潔性、可再生性等特性，開發(fā)氫能是解決全球性能源危機(jī)和大氣污染問題的重要途徑。目前應(yīng)用最廣泛的制氫方法有化石燃料制氫、電解水制氫等[1]。使用化石燃料制氫不僅消耗不可再生能源，且在制氫過程中產(chǎn)生大量的溫室氣體及硫、氮污染物；電解水制氫消耗電能且制氫效率不高[2]。因此要實(shí)現(xiàn)氫能清潔高效的優(yōu)點(diǎn)，就必須采用清潔的、可再生的能源來生產(chǎn)氫，生物質(zhì)制氫方法因此受到了更多研究者的重視。生物質(zhì)制氫方法主要有兩種：生物法制氫和熱化學(xué)法制氫。生物法制氫前景廣闊，但目前還只限于實(shí)驗(yàn)室研究。試驗(yàn)數(shù)據(jù)也為短期的試驗(yàn)結(jié)果，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行期超過40 d的研究實(shí)例很少[3]。生物質(zhì)熱化學(xué)氣化或熱解制氫，是在一定的熱力學(xué)條件下將組成生物質(zhì)的碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化成為含特定比例的CO和H2等可燃?xì)怏w，并且將伴生的焦油經(jīng)過催化裂化進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為小分子氣體，同時(shí)將CO通過蒸汽重整（水煤氣反應(yīng)）轉(zhuǎn)換為CO2和H2等的過程。

常壓下生物質(zhì)氣化制氫是一種簡便有效的制氫方法，但目前存在著氣化效率不高等問題。本研究在介紹生物質(zhì)氣化制氫機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)影響產(chǎn)氫效率的因素作了詳細(xì)分析，并指出了在實(shí)施過程中要注意的問題，為生物質(zhì)氣化器的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。

1 生物質(zhì)氣化產(chǎn)氫機(jī)理

生物質(zhì)氣化制氫目前最常用的氣化劑是空氣（或者氧氣）和水蒸氣的混合氣體[4]。其中氧氣作為氧化劑在高溫條件下與部分生物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，為產(chǎn)氫反應(yīng)提供熱量，反應(yīng)器可設(shè)計(jì)為自供熱反應(yīng)器。反應(yīng)總方程如下[5]：

生物質(zhì)+O2+H2O+熱H2+CO+CO2+CH4+光和重?zé)N

生物質(zhì)氣化過程主要分為4個(gè)反應(yīng)階段：生物質(zhì)干燥、生物質(zhì)熱解、焦油二次分解、固定碳非均相氣化反應(yīng)和產(chǎn)物氣二次均相反應(yīng)[5]。

在干燥階段，生物質(zhì)吸收熱量后溫度升高，水分蒸發(fā)。生物質(zhì)熱解階段生成不凝性氣體、大分子的碳?xì)浠衔锖徒固?，不凝性氣體主要包括小分子的CO、CO2、H2、CH4、C2H6，大分子的碳?xì)浠衔镏饕菃苇h(huán)到5環(huán)的芳香族化合物，其在產(chǎn)物氣溫度降低時(shí)凝結(jié)為液態(tài)的焦油。第三階段一般發(fā)生在溫度較高區(qū)域，焦油在高溫下發(fā)生裂解，在有水蒸氣的情況下焦油也會(huì)與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生小分子氣體包括H2、CH4、C2H6、CO等。第四階段為部分焦炭在有氧環(huán)境中燃燒產(chǎn)生熱量，同時(shí)焦炭與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。氫氣的產(chǎn)生主要是生物質(zhì)熱解過程中產(chǎn)生的氫氣和水蒸氣的還原反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣，主要反應(yīng)見表1[6]。

2 影響生物質(zhì)氣化產(chǎn)氫效率的因素

2.1 生物質(zhì)材料特性

生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素以及少量的礦物質(zhì)等組成，各組分在氣化時(shí)反應(yīng)特性不同，導(dǎo)致不同種類的生物質(zhì)在氣化過程中揮發(fā)物含量以及產(chǎn)物氣成分不同。另外有些礦物質(zhì)在生物質(zhì)氣化過程中能充當(dāng)催化劑，促使生物質(zhì)氣化產(chǎn)氫，導(dǎo)致產(chǎn)氫率的變化[7]。另外生物質(zhì)粒徑大小也對(duì)產(chǎn)氫率有很大影響。研究了60～100目、100～180目和大于180目3種不同粒徑的生物質(zhì)氣化實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明小粒徑產(chǎn)生更多的H2、CO、CO2、CH4和CmHn等小分子氣體。隨著粒徑的減小，H2濃度及產(chǎn)量逐漸增大[6]。

2.2 氣化溫度

從表1可以看出，生物質(zhì)氣化主要反應(yīng)中正向產(chǎn)生氫氣的反應(yīng)有4、5、6、7，其中反應(yīng)4、5、7均為吸熱反應(yīng)，因此提高氣化溫度將使這3個(gè)反應(yīng)正向進(jìn)行，有助于提高產(chǎn)氫率。正向消耗氫氣的反應(yīng)為8，此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)平衡移動(dòng)原理可以得知，提高反應(yīng)溫度將使平衡向左進(jìn)行，減少H2的消耗。正向產(chǎn)氫反應(yīng)中只有反應(yīng)6為放熱反應(yīng)，在高溫條件下平衡將向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此這個(gè)反應(yīng)在高溫條件下是一個(gè)消耗氫氣的反應(yīng)，對(duì)制氫不利。但反應(yīng)6總體影響較小，僅在產(chǎn)物氣中CO2和H2含量很高時(shí)才作用。故在總化學(xué)平衡中，升高溫度能提高產(chǎn)氫率，與顏涌捷等[8]的結(jié)論一致。

另外提高氣化溫度還會(huì)影響氣化產(chǎn)物焦油的生成量。在氣化第三階段，焦油在高溫下發(fā)生裂解，在有水蒸氣情況下會(huì)與水蒸氣反應(yīng)生成H2、CO、CO2、CH4等小分子氣體及相對(duì)分子質(zhì)量較小的碳?xì)浠衔铮矔?huì)提高產(chǎn)氫率。當(dāng)氣化溫度提高到1 273 K以上時(shí)焦油可以進(jìn)行熱力分解，焦油含量大大降低，同時(shí)提高氣化率和產(chǎn)氫率。

生物質(zhì)熱解氣化制氫反應(yīng)多為吸熱反應(yīng)，要提高反應(yīng)溫度，關(guān)鍵問題是其中的熱量供應(yīng)問題。在實(shí)驗(yàn)室條件下容易通過外在熱源獲得氣化所需高溫，然而在工業(yè)應(yīng)用中，一方面能量消耗較大，另外需較好的供熱方式才能達(dá)到氣化所需的條件。目前主要采用自供熱方式，即將生物質(zhì)熱解后產(chǎn)生的殘?zhí)垦趸紵齺懋a(chǎn)生熱量，然后將熱量傳遞到熱解區(qū)域。由于碳燃燒與生物質(zhì)熱解在時(shí)間和空間上不同步，故合理組織燃燒、高效傳遞熱量是氣化反應(yīng)爐設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。目前應(yīng)用中的熱量回收方式有固定床中產(chǎn)物氣熱量回收、流化床中蓄熱床料傳熱、熱管傳熱技術(shù)等。

2.3 水蒸氣含量

氣化介質(zhì)的類型與分布是影響氣化過程的重要因素之一。目前主要采用的氣化介質(zhì)為空氣與水蒸氣的混合氣體。因此生物質(zhì)氣化過程中的水蒸氣包括兩部分：一部分是生物質(zhì)本身所含水分和反應(yīng)生成水分，另一部分則是氣化劑中的水蒸氣。從表1來看，水蒸氣含量將影響產(chǎn)氫反應(yīng)4、5、6、7，水蒸氣含量升高將使平衡向右移動(dòng)，有利于提高產(chǎn)氫率。從理論上來說，在同等溫度和相同生物質(zhì)反應(yīng)條件下，水蒸氣含量越高產(chǎn)氫率越高。然而產(chǎn)生高溫水蒸氣需要消耗大量能量，因此實(shí)際應(yīng)用中水蒸氣含量不宜太高，尤其是對(duì)自供熱反應(yīng)器中靠自身氧化來提供熱量的生物質(zhì)氣化制氫來說，產(chǎn)生水蒸氣需要大量生物質(zhì)被氧化以提供足夠熱量，這樣就會(huì)降低產(chǎn)氣品質(zhì)[8]。另外產(chǎn)生水蒸氣還可能造成反應(yīng)溫度下降，產(chǎn)氫能力也會(huì)因此下降。因此實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)保證既有足夠的水蒸氣參與反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)域也能有足夠高的反應(yīng)溫度，即要確定最佳的生物質(zhì)、水蒸氣和氧氣之間的比例，以得到較高的產(chǎn)氫率。

2.4 催化劑

在生物質(zhì)氣化制氫反應(yīng)過程中，催化劑可起到兩方面的作用，一方面催化劑的存在可有效降低氣化反應(yīng)活化能，使反應(yīng)能在較低的溫度下進(jìn)行；另一方面會(huì)促進(jìn)氣化產(chǎn)物如CO、CH4、焦炭等進(jìn)一步反應(yīng)生成氫氣，從而提高總體的產(chǎn)氫率。合適的催化劑可提高生物質(zhì)氣化率并最終提高生物質(zhì)產(chǎn)氫率。目前應(yīng)用較多的催化劑是礦物鹽類催化劑和金屬及其金屬氧化物[9]。具體應(yīng)用方法如在生物質(zhì)中混合堿金屬鹽類（白云石）或鎳基金屬礦物等催化劑；在流化床氣化器中，床料可采用具有催化效果的礦物質(zhì)如白云石。需注意的問題是由于催化劑用量大，要求其必須價(jià)廉易得。此外，在產(chǎn)物的催化重整反應(yīng)，如CO/H2O重整反應(yīng)（反應(yīng)6）中，鉑基催化劑和銣基催化劑等能提高產(chǎn)氫率，因此可將催化劑布置在氣化器出口，或使產(chǎn)物氣再通過一個(gè)填充了催化劑的重整器，產(chǎn)物氣通過催化劑層時(shí)可促使放熱反應(yīng)6在較低溫度下也能反應(yīng)，增加氫氣產(chǎn)量。同時(shí)，合適的催化劑還能有效降低生物質(zhì)氣化過程中產(chǎn)生的焦油，Domine等[10]研究證實(shí)了催化劑可催化焦油裂解，降低甲烷和一氧化碳含量并提高氣化過程中的產(chǎn)氫率。重整器中催化劑用量少一些，可采用貴金屬等催化材料，但需防止催化劑中毒、積碳等不利因素。

2.5 產(chǎn)物氣濃度

降低產(chǎn)物氣的濃度將促進(jìn)反應(yīng)正向移動(dòng)。在生物質(zhì)氣化反應(yīng)中，主要反應(yīng)產(chǎn)物為氫氣和二氧化碳，如能將它們分離或者吸收，都可以有效促進(jìn)產(chǎn)氫反應(yīng)平衡向正方向移動(dòng)，有效提高產(chǎn)氫率。目前主要方法是用氧化鈣作二氧化碳吸收劑，在氣化器中將生石灰和生物質(zhì)混合進(jìn)料或?qū)a(chǎn)物氣通過有生石灰的反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，吸收其中的二氧化碳，在循環(huán)流化床中，則是將生石灰代替部分床料[11]。吸收反應(yīng)如下：

CaO+CO2CaCO3+Q（熱量）

反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在大氣壓及中溫條件下（450～750 ℃），氧化鈣吸收性能較好且為氣化反應(yīng)提供熱量。吸收劑吸收二氧化碳后，反應(yīng)5平衡將向右移動(dòng)，反應(yīng)6由于二氧化碳濃度降低，在高溫下能有效降低氫氣的消耗，降低產(chǎn)物氣體中CO的含量。要注意的是在較高溫度下，氧化鈣的吸收效率降低，同時(shí)氧化鈣再生后存在吸收效率降低的問題。

還有一種方法是采用分離方法，利用膜對(duì)氫氣的滲透性，通過膜技術(shù)從氣化器中直接分離出氫氣，促進(jìn)反應(yīng)向產(chǎn)氫方向進(jìn)行。目前在氣化爐中分離氫氣的膜主要是鈀等金屬膜和陶瓷膜，但都還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，未進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用。

比較兩種方法，CaO吸收CO2法比膜分離法成熟，可與常規(guī)氣化器相結(jié)合，在強(qiáng)化傳熱的同時(shí)促進(jìn)氣化向產(chǎn)氫方向進(jìn)行，能有效提高產(chǎn)氫率。但CO2吸收劑法增加設(shè)備多，還存在吸收劑再生后效率降低的問題。膜分離方法也可與多種氣化器組合，在氣化器內(nèi)安裝膜分離裝置可直接分離出純凈的氫氣，但如何降低膜成本以及提高膜的分離效率，如何防止膜的污染堵塞等仍是需要解決的問題，目前應(yīng)用還較少。

3 結(jié)語

目前我國生物質(zhì)能源利用程度不高，大多數(shù)沒有得到利用而直接回田，生物質(zhì)在厭氧條件下發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體甲烷。少部分得到利用的生物質(zhì)能也是采用熱效率低的燃燒方式。采用生物質(zhì)制氫方法，可以在不打破自然碳循環(huán)的情況下得到清潔的氫能源，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境和能源的雙贏。

從生物質(zhì)氣化產(chǎn)氫率影響因素的分析可看出，提高氣化溫度、保持適宜的水蒸氣含量、添加催化劑、降低產(chǎn)物氣濃度等均能有效提高氣化產(chǎn)氫率。反應(yīng)溫度、水蒸氣含量和吸收劑的應(yīng)用都涉及到反應(yīng)爐的能量供應(yīng)，因此熱量供應(yīng)是氣化反應(yīng)爐設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的因素，良好的供熱方式可提高反應(yīng)溫度，并且能在有較高水蒸氣含量和吸收劑的情況下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高效產(chǎn)氫。

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篇7

一、浙江省生物質(zhì)能資源及應(yīng)用技術(shù)概述

(一)資源量及其分布

浙江省生物質(zhì)能資源豐富，按照來源的不同，主要分為林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水、城市固體廢棄物和畜禽糞便等五大類。

林業(yè)資源：浙江省地處亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，降水充沛，森林資源較為豐富。全省現(xiàn)有林地面積664.46萬公頃，森林覆蓋率為58.31％，位居全國前列。浙江省林業(yè)廢棄物約4820萬噸，折標(biāo)準(zhǔn)煤2700萬噸，主要分布于麗水、臨安等地。

農(nóng)作物秸稈：農(nóng)作物秸稈的可用資源量主要取決于農(nóng)作物產(chǎn)量及其他用途。浙江省年秸稈產(chǎn)量約700萬噸，折標(biāo)準(zhǔn)煤350萬噸。

畜禽糞便：浙江省畜牧業(yè)產(chǎn)生的畜禽糞便產(chǎn)量約1690萬噸，折標(biāo)準(zhǔn)煤169萬噸(通過厭氧工藝)。

生活垃圾：城鎮(zhèn)生活垃圾主要是居民生活垃圾，商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾和少量建筑垃圾等廢棄物所構(gòu)成的混合物。浙江省每日生產(chǎn)生活垃圾約5萬噸，每年產(chǎn)生生活垃圾超過1800萬噸，相當(dāng)于257萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

由上可知，浙江省可開發(fā)利用的生物質(zhì)能資源種類多、數(shù)量大，若能有效利用，將對(duì)浙江省能源供應(yīng)短缺，特別是農(nóng)村能源短缺起到重要作用。

(二)應(yīng)用技術(shù)的種類及特點(diǎn)

生物質(zhì)能技術(shù)主要可分為四大類：生物轉(zhuǎn)換、物化轉(zhuǎn)換、直接燃燒和生物燃料。

生化轉(zhuǎn)換技術(shù)：主要是厭氧消化和特種酶技術(shù)。在這類技術(shù)中，厭氧發(fā)酵即沼氣技術(shù)已較為成熟并具有相當(dāng)?shù)母偁幜?。沼氣技術(shù)是指通過厭氧發(fā)酵工藝將人畜禽糞便和有機(jī)廢水等富含的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為以甲烷氣為主的沼氣。其特點(diǎn)是既資源化地利用了生產(chǎn)和生活中排放的廢水，又能有效地保護(hù)環(huán)境，特別是自然水體。

物化轉(zhuǎn)換技術(shù)：包括干餾技術(shù)、氣化制生物質(zhì)燃?xì)?、熱解制生物質(zhì)油。在這類技術(shù)中，農(nóng)業(yè)廢棄物的氣化近年來發(fā)展最快。該技術(shù)的基本工作原理是在缺氧狀態(tài)下，將稻殼、秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物氣化形成可燃?xì)怏w，用于農(nóng)村居民生活燃?xì)夤?yīng)。目前，在實(shí)際應(yīng)用中，主要存在的技術(shù)問題是焦油的處理。

盲接燃燒技術(shù)：主要指爐鍋燃燒和垃圾焚燒。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)是指在常規(guī)的活力發(fā)電系統(tǒng)中，將以秸稈替代鍋爐燃燒所需煤進(jìn)行發(fā)電，而垃圾焚燒則是以垃圾為主摻入其他燃料替代鍋爐燃燒所需燃料進(jìn)行發(fā)電。其特點(diǎn)是前者將農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用發(fā)電，同時(shí)保護(hù)了環(huán)境，而后者不僅解決了固體垃圾處理問題，而且物盡其用。

生物燃料技術(shù)：主要是指生物乙醇、生物柴油。生物乙醇是通過微生物發(fā)酵將各種生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料酒精，而生物柴油則是利用植物油、動(dòng)物油等原料油提取的清潔燃料，兩者都具有可再生、低排放的特點(diǎn)。但是前者以糧食作物作為原料，會(huì)對(duì)我國的糧食安全產(chǎn)生影響；而后者則需要發(fā)展油料作物或油料經(jīng)濟(jì)林所需的土地資源。因此，糧食供應(yīng)安全與生物乙醇、生物柴油的發(fā)展協(xié)調(diào)問題是亟需解決的。

二、浙江省生物質(zhì)能的應(yīng)用現(xiàn)狀

改革開放以來，在浙江省政府和相關(guān)部門的高度重視下，浙江省的生物質(zhì)能應(yīng)用有了很大發(fā)展，從上世紀(jì)80年代初的節(jié)柴灶、戶用沼氣池為主的生物質(zhì)能技術(shù)到現(xiàn)在的大型沼氣工程、集中氣化發(fā)電和直接燃燒發(fā)電等，無論是技術(shù)發(fā)展還是應(yīng)用規(guī)模，都有了長足的進(jìn)步。

迄今為止，浙江省沼氣技術(shù)發(fā)展已具有一定的規(guī)模，技術(shù)的可靠性也在不斷的提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2009年6月底，浙江省已累計(jì)建成戶用沼氣15.3萬戶，大中型沼氣工程4438處、68.5萬立方米，生活污水凈化沼氣池170.64萬立方米。據(jù)粗略估計(jì)，這些沼氣工程每年可產(chǎn)沼氣1.37億立方米，減排30余萬噸二氧化碳，而且這些厭氧污水每年處理了生活污水1.96億立方米，減排6.3萬噸COD，受益面超過200萬農(nóng)戶?；趨捬醢l(fā)酵的沼氣工程和生活污水工程均具有技術(shù)可靠性高、運(yùn)行成本低、可適量替代常規(guī)能源，減少二氧化碳排放量等優(yōu)點(diǎn)。

浙江省在生物質(zhì)氣化方面同樣有了一定的成就。生物質(zhì)氣化可分為大規(guī)模燃燒技術(shù)和中小規(guī)模生物質(zhì)氣化技術(shù)，浙江省結(jié)合自身實(shí)際情況，主要發(fā)展生物質(zhì)氣化爐技術(shù)。磐安縣于2006年引進(jìn)戶用生物質(zhì)氣化爐技術(shù)后，生物質(zhì)氣化爐開始慢慢普及，迄今為止，已經(jīng)在全省的各個(gè)農(nóng)村地區(qū)廣泛使用。生物質(zhì)氣化有效地利用了農(nóng)業(yè)廢棄物，減少了焚燒或丟棄農(nóng)業(yè)廢棄物造成的環(huán)境污染，同時(shí)，它燃燒穩(wěn)定、熱效率高，適用于炊事、取暖、鍋爐等，在農(nóng)村的應(yīng)用前景極其廣闊。

生物質(zhì)直燃發(fā)電近年來也有一定的發(fā)展，浙江省首家生物質(zhì)能熱電廠已于2009年在龍游建立，年燃燒谷殼、木屑、秸稈、廢木料、竹子廢棄19.24萬噸，設(shè)計(jì)年發(fā)電能力1.08億千瓦時(shí)。按同等規(guī)模燃煤熱電廠計(jì)算，全年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤8.27萬噸，每年可減少二氧化硫排放291噸、煙塵排放425噸、二氧化碳排放15.3萬噸，并可給周邊農(nóng)戶帶來約6000萬元的秸稈等燃料收入。該項(xiàng)目采用了國際上較為成熟的秸稈生物燃燒發(fā)電技術(shù)，做到秸稈的充分利用，燃燒后產(chǎn)生的灰渣也被回收。采用直接燃燒技術(shù)將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能，既能代替常規(guī)能源發(fā)電，又能避免秸稈腐爛而釋放溫室氣體，同時(shí)也為農(nóng)村創(chuàng)造了大量的勞動(dòng)力就業(yè)崗位。

此外，浙江省垃圾焚燒發(fā)電走在全國前列。截至2005年底，浙江省投入商業(yè)營運(yùn)的垃圾發(fā)電廠有12家，日處理垃圾總能力約為401G噸，總裝機(jī)容量達(dá)11.6萬千瓦，垃圾發(fā)電占垃圾處理量的27％。按此估計(jì)，浙江省年垃圾發(fā)電總量可達(dá)0.98億千瓦時(shí)，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2.89萬噸，年可減少氮氧化合物排放288.7噸、二氧化硫461.96噸。垃圾焚燒發(fā)電不僅解決了城鎮(zhèn)垃圾堆積問題，有利于環(huán)境保護(hù)和城鎮(zhèn)的發(fā)展，同時(shí)也緩解了浙江省用電緊張問題。

三、浙江省生物質(zhì)能發(fā)展存在的主要問題和障礙

浙江省生物質(zhì)能雖然在過去的幾年問有了長足發(fā)展，但在進(jìn)一步的技術(shù)應(yīng)用推廣中仍存在一些問題和障礙：

(一)資源量及其分布信息量不充分，不利于總體規(guī)劃

迄今，浙江省生物質(zhì)資源的信息主要建立在估算的基礎(chǔ)上，而這些粗略的估算數(shù)據(jù)并不足以為總體的規(guī)劃提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，資源的種類、資源的總體數(shù)量、資源的分布特別是其密度分布是進(jìn)行總體規(guī)劃的基礎(chǔ)。沒有詳盡的數(shù)據(jù)作支持，對(duì)政府而言，就無法對(duì)生物質(zhì)規(guī)模的應(yīng)用做出具有可操作性的總體規(guī)劃，也

就不可能提出行之有效的政策和措施支持。

(二)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)競爭力不足

生物質(zhì)能的技術(shù)可靠性、經(jīng)濟(jì)競爭力是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和規(guī)?；瘧?yīng)用的根本。目前，浙江省生物質(zhì)能的技術(shù)可靠性、經(jīng)濟(jì)競爭力仍然不足。前者反映在技術(shù)的先進(jìn)性和成熟度上，與常規(guī)能源相比，浙江省生物質(zhì)能的開發(fā)利用仍處于初步階段，技術(shù)可靠和完善、運(yùn)行操作的便捷尚有待提高。除了大中型沼氣工程和戶用沼氣技術(shù)已具有較高的技術(shù)可靠性，其他生物質(zhì)能技術(shù)距市場規(guī)模應(yīng)用尚有差距；而后者則主要是指與常規(guī)能源相比，經(jīng)濟(jì)上沒有競爭優(yōu)勢(shì)。生物質(zhì)能的前期投入較大，運(yùn)行成本較高，投資風(fēng)險(xiǎn)較大，經(jīng)濟(jì)效益較低，而政府還沒有切實(shí)可行的價(jià)格政策和經(jīng)濟(jì)政策激勵(lì)、支持生物質(zhì)能的發(fā)展，企業(yè)難以負(fù)擔(dān)高成本、高風(fēng)險(xiǎn)的生物質(zhì)投資，消費(fèi)者也不愿意花更多的錢消費(fèi)其產(chǎn)品。

(三)規(guī)模發(fā)展缺乏政策的支持導(dǎo)向

美國生物質(zhì)能發(fā)展經(jīng)驗(yàn)表明，生物質(zhì)能的發(fā)展離不開政府的支持，生物質(zhì)能要規(guī)?；a(chǎn)，政府的資金、政策支持是不可或缺的。浙江省因?yàn)闆]有規(guī)模應(yīng)用的總體規(guī)劃，也就不可能給出清晰可列的政府支持和導(dǎo)向，特別是對(duì)于不同的技術(shù)、規(guī)模所需要政府支持力度和支持政策也未說明。

目前，浙江省雖然在財(cái)政上對(duì)生物質(zhì)能技術(shù)應(yīng)用有一定的支持，但迄今沒有建立一套透明、公平、有章可依的政府財(cái)政補(bǔ)貼或稅收優(yōu)惠的措施和細(xì)則，也就不可能形成明確和有力的導(dǎo)向和動(dòng)力。

四、生物質(zhì)能發(fā)展對(duì)策分析及建議

為了積極推動(dòng)浙江省生物質(zhì)能技術(shù)的推廣應(yīng)用，特別是在生物質(zhì)能規(guī)?；瘧?yīng)用有較大的發(fā)展，應(yīng)該將關(guān)注點(diǎn)放在以下幾個(gè)方面：

(一)普查資源，收集信息，制定總體規(guī)劃

政府部門應(yīng)當(dāng)組織具有豐富的生物質(zhì)資源調(diào)查和評(píng)估工作經(jīng)驗(yàn)的專家，成立調(diào)查小組，在全省范圍內(nèi)開展全面、詳細(xì)和實(shí)用的各生物質(zhì)資源的調(diào)查評(píng)估工作，確切掌握生物質(zhì)資源的種類、分布、密度以及資源的利用價(jià)值等信息，并對(duì)各地區(qū)所適合的生物質(zhì)能發(fā)展技術(shù)與規(guī)模提出合理的建議，在此基礎(chǔ)上對(duì)生物質(zhì)資源的發(fā)展?jié)摿M(jìn)行科學(xué)的估計(jì)，為生物質(zhì)能的規(guī)?；么蛳聢?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為生物質(zhì)能的整體發(fā)展規(guī)劃提供可靠的依據(jù)，明確短期、中期與長期國家生物質(zhì)能發(fā)展的目標(biāo)、原則、技術(shù)路線圖及應(yīng)采取的政策與措施。

(二)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，拓展融資渠道

加強(qiáng)對(duì)生物質(zhì)能技術(shù)研發(fā)和裝備保障的支持力度，抓緊具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新能源技術(shù)開發(fā)，形成具有原創(chuàng)性的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)群，提高其技術(shù)競爭能力。設(shè)立專項(xiàng)科研資金，攻克生物質(zhì)固化成型裝備以及生物質(zhì)熱解液化技術(shù)設(shè)備存在的問題；成立生物質(zhì)能研究機(jī)構(gòu)，研究生物質(zhì)氣化等技術(shù)存在的二次污染、自動(dòng)化程度低等問題，不斷改進(jìn)技術(shù)；引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)、借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，對(duì)農(nóng)作物秸稈的高能效低能耗轉(zhuǎn)化、第二代生物質(zhì)原料等開展研究，推進(jìn)生物質(zhì)能穩(wěn)定、高速發(fā)展。

在投融資上，一方面加大對(duì)生物質(zhì)能的投資力度，設(shè)立專項(xiàng)資金，促進(jìn)生物質(zhì)能的規(guī)?；a(chǎn)，特別是對(duì)技術(shù)要求高、投機(jī)成本大的技術(shù)，加強(qiáng)其財(cái)政支持力度，如對(duì)生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)、沼氣技術(shù)給予補(bǔ)貼，可以帶動(dòng)民間資本的流入，增加就業(yè)和農(nóng)民收入；另一方面，創(chuàng)造良好的投資環(huán)境，建立服務(wù)機(jī)構(gòu)、中介機(jī)構(gòu)，開辟國際融資渠道，幫助國外投資者選擇更好的項(xiàng)目，吸引國際組織和發(fā)達(dá)國家參與我國的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)建設(shè)，促進(jìn)生物質(zhì)能源的產(chǎn)業(yè)化。

(三)完善政府政策，促進(jìn)生物質(zhì)能發(fā)展

篇8

關(guān)鍵詞:玉米芯;生物質(zhì)灰;灰化溫度;熱解氣化;灰特性

中圖分類號(hào):TK6文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1005－3026(2016)01－0100－05

生物質(zhì)能是一種可再生的清潔能源，生物質(zhì)經(jīng)過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)可獲得氣、液和固態(tài)的多種能源產(chǎn)物，經(jīng)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換利用后，殘留的無機(jī)物質(zhì)就是生物質(zhì)灰，生物質(zhì)灰是生物質(zhì)熱解氣化的副產(chǎn)物，對(duì)生物質(zhì)能利用過程產(chǎn)生重要影響．例如，常見生物質(zhì)燃料灰的軟化溫度都非常低，生物質(zhì)灰中的Na，K，Ca等堿金屬和含氯成分，很容易對(duì)鍋爐造成積灰、磨損、腐蝕、結(jié)渣等危害［1］．目前，國內(nèi)外學(xué)者在生物質(zhì)灰方面的研究取得了一定的成果，Scala等［2］利用SEM－EDX方法研究了生物質(zhì)在流化床燃燒后的飛灰形貌及灰分組成;Labbe等［3］利用近紅外光譜分析對(duì)紅橡木、黃楊木和胡桃木的灰分和含碳量進(jìn)行了快速測定;Teixeira等［4］研究了秸稈、橄欖枝和木材等與煤共燃飛灰的結(jié)渣特性;Vassilev等［5］對(duì)多種生物質(zhì)灰的礦物組成進(jìn)行了分析．米鐵等［6］采用灰成分分析及X射線衍射對(duì)甘蔗渣、松木屑、花生殼等生物質(zhì)灰特性進(jìn)行了研究;歐陽東等［7］對(duì)稻殼灰的顯微結(jié)構(gòu)及形態(tài)進(jìn)行了研究．玉米是中國主要的農(nóng)作物之一．在以玉米芯為燃料的生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中，玉米芯氣化灰很容易與焦油黏結(jié)，造成生物質(zhì)氣化設(shè)備堵塞，腐蝕管道，可能引起燃?xì)庑孤M(jìn)而引發(fā)火災(zāi)、爆炸和中毒等．本研究以玉米芯氣化灰為例，研究玉米芯灰的理化特性，以期為優(yōu)化除灰降塵技術(shù)、提高燃?xì)鈨艋屎驮O(shè)備利用率奠定基礎(chǔ)，也為熱化學(xué)轉(zhuǎn)化后的玉米芯灰的綜合利用提供指導(dǎo)．

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原料

選用沈陽遼中縣黃土坎村生物質(zhì)氣化站的玉米芯為原料制取生物質(zhì)灰，并于生物質(zhì)氣化站現(xiàn)場旋風(fēng)除塵器底部采得玉米芯氣化灰．為了確定不同灰化溫度對(duì)生物質(zhì)灰理化特性的影響，參照國家煤灰分量分析標(biāo)準(zhǔn)(GB/T212—2001)和美國ASTM制定的生物質(zhì)灰分標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定溫度，將玉米芯置于馬弗爐中，分別在600℃和815℃下制取玉米芯灰，保溫時(shí)間對(duì)應(yīng)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求的時(shí)間．試樣的工業(yè)和元素分析如表1所示．

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

采用德國蔡司公司的UltraPlus型場發(fā)射掃描電鏡和X射線能譜儀分析灰形態(tài)和元素組成;采用濟(jì)南微納公司的Winner99顯微顆粒圖像分析儀分析灰粒度;采用日本理學(xué)公司的ZSX100e型X射線熒光譜儀進(jìn)行成分分析;采用荷蘭帕納科公司的X’PertPro型X射線衍射儀研究灰的微晶結(jié)構(gòu);利用江臺(tái)市雙宇電爐廠的SX2－15－12型馬弗爐灼燒制灰．

2結(jié)果及討論

2.1氣化站玉米芯飛灰的微觀形態(tài)及能譜分析

利用掃描電鏡(SEM)和能譜分析(EDX)聯(lián)用技術(shù)直觀地觀察了氣化站玉米芯飛灰微觀形態(tài)特征，分析了其主要組成元素及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所測得譜圖如圖1所示，元素分析結(jié)果見表2．結(jié)合圖1和表2得出以下結(jié)果:1)玉米芯在氣化爐內(nèi)經(jīng)熱解氣化后的飛灰樣品中的主要元素為K和Cl，其余為C，O，Na，Mg，Si和P．由此推測玉米芯飛灰表面可能含有大量KCl，玉米芯飛灰中含較多的K元素，因而可以考慮其灰分的綜合利用，如制作肥料，玉米芯灰中含量較高的氯元素還可以促進(jìn)含鉀化合物的流動(dòng)性．2)堿金屬元素Na的含量遠(yuǎn)低于K的含量，這與Wigmans等［8］研究堿金屬固留問題時(shí)得出的結(jié)論一致．這可能是因?yàn)樵诮固咳紵^程中，大量的K和C相結(jié)合，造成K元素較難揮發(fā)，而Na2O，NaCl等含Na的化合物則較易揮發(fā)．3)玉米芯灰中含有大量的堿金屬和氯元素，而堿金屬含量和氯含量越高，其生物質(zhì)灰熔點(diǎn)越低，致使燃料更易積灰結(jié)渣．通過實(shí)驗(yàn)觀察了玉米芯灰粒的表面掃描電鏡圖像，如圖2所示．從圖2看出，玉米芯灰粒的形態(tài)各異，以不規(guī)則形態(tài)居多，而且電鏡掃描圖像顯示，玉米芯灰中存在明顯的大顆粒渣塊，說明部分玉米芯燃燒不充分，灰中仍有少量可燃物成分，如未燃盡的炭粒等，這在能譜分析玉米芯灰元素組成時(shí)也檢測到了部分碳元素的存在．

2.2灰化溫度和保溫時(shí)間對(duì)灰分量的影響

為了研究不同灰化溫度和灼燒時(shí)間對(duì)灰分量造成的影響，將適量玉米芯試樣分別在600℃下灼燒2和4h，在815℃下灼燒2，4和6h，灼燒完畢后取出稱重，并對(duì)其進(jìn)行拍照觀察，得到不同灰化溫度和保溫時(shí)間下的灰分量，見表3．由表3可知，相同保溫時(shí)間下，600℃的灰分量明顯比815℃時(shí)高，這是因?yàn)?00℃的灰化溫度太低導(dǎo)致生物質(zhì)燃燒不充分，灰中還含有一定量的可燃物成分;而且相同灰化溫度下，保溫時(shí)間越久，生物質(zhì)燃燒越充分，并且許多以有機(jī)物形式存在的無機(jī)元素更容易揮發(fā)，說明灰化溫度越高，保溫時(shí)間越久，玉米芯灰的灰分量越低．不同條件下玉米芯灼燒后的形貌對(duì)比如圖3所示．從圖3看出，在815℃下灼燒2h的玉米芯灰的結(jié)渣現(xiàn)象比600℃下灼燒2h得到的玉米芯灰的結(jié)渣現(xiàn)象明顯，而且隨著保溫時(shí)間的增加，灰分越來越少，這可能是高溫下無機(jī)鹽蒸發(fā)所致．2.3灰化溫度對(duì)玉米芯飛灰粒度的影響先將玉米芯置于馬弗爐中，分別在600℃和815℃下制取玉米芯灰，保溫時(shí)間對(duì)應(yīng)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求的時(shí)間．將灰樣經(jīng)0.174mm篩子過篩，利用Winner99顯微顆粒圖像分析儀分別對(duì)600℃和815℃玉米芯灰進(jìn)行粒度分析，結(jié)果如表4所示．分析表4可知，815℃的玉米芯灰的中位徑為8.2μm，而600℃灰的中位徑為14.3μm，且815℃灰總體的比表面積遠(yuǎn)大于600℃灰，這說明灰化溫度越高，顆粒的粒度越小，在氣化設(shè)備中越容易積灰，對(duì)于除灰降塵工作更難．

2.4灰化溫度對(duì)灰分組成的影響

利用X射線熒光譜儀分別對(duì)600℃灰和815℃灰進(jìn)行成分分析，結(jié)果見表5．由表5可知，不同溫度下的玉米芯灰的無機(jī)物質(zhì)的含量不同．600℃灰和815℃灰成分中主要的堿金屬元素是鉀和鈉，熱解過程中鉀和鈉都具有很高的移動(dòng)性。進(jìn)一步分析表5得出:1)堿金屬K和Na的含量隨著灰化溫度的升高而降低，且815℃灰化溫度下K的蒸發(fā)量高于Na，這是由于Na可與SiO2反應(yīng)生成Na2SiO4，降低了Na元素的蒸發(fā)量．2)灰化溫度升高，氯元素含量明顯降低，這與Scott等［9］得出的結(jié)論一致．氯在植物生長中主要以氯離子形式存在，具有高度揮發(fā)性，熱解過程中，氯會(huì)優(yōu)先與鉀、鈉等構(gòu)成活潑的堿金屬氯化物，如氯化鉀、氯化鈉等．3)Ca，Si的含量在不同灰化溫度下未見明顯變化，這是因?yàn)樯镔|(zhì)中的含鈣化合物具有很高的穩(wěn)定性，在熱解過程中不易揮發(fā)，而硅為惰性元素，經(jīng)過熱解幾乎全部在殘留物質(zhì)中．

2.5灰化溫度對(duì)灰晶相結(jié)構(gòu)的影響

采用荷蘭帕納科公司生產(chǎn)的X’PertPro多晶X射線衍射儀對(duì)灰樣進(jìn)行測試，衍射參數(shù)如下:Cu靶Kα射線源，Ni濾波，衍射波長λ=0.1540598nm，掃描角度2θ=5°～90°，掃描步長0.033°，工作電壓40kV，電流40mA，掃描速度4°/min．X射線衍射分析結(jié)果如圖4所示．從圖4看出，在玉米芯灰的XRD圖中主要存在如下結(jié)晶相:KCl(2θ=28.32°，38.67°，40.46°，43.28°，50.16°，66.36°);K2SO4(2θ=29.12°，30.88°，32.65°);KHCO3(2θ=29.58°，34.32°，58.77°);Na2CO3(2θ=50.20°，54.87°);KAlSiO4(2θ=15.37°，36.89°);SiO2(2θ=22.36°，27.45°，60.02°，68.20°);KAlSi2O6(2θ=24.56°，33.67°);CaCO3(2θ=21.30°)．對(duì)于600℃的灰，815℃灰的XRD形狀與其基本相同，但結(jié)晶相的強(qiáng)度減弱，說明灰化溫度不同，物相轉(zhuǎn)移對(duì)于灰中礦物質(zhì)組分性質(zhì)的影響也不同．KCl的衍射峰強(qiáng)度明顯減弱，說明600℃以上，玉米芯氣化過程中排放K的主要形式是KCl，高溫蒸汽壓升高是造成KCl進(jìn)入氣相的主要途徑，這對(duì)設(shè)備造成的腐蝕不容忽視．

2.6玉米芯灰的結(jié)渣特性研究

基于灰成分的灰結(jié)渣特性的判別指標(biāo)主要有堿酸比、硅鋁比(m(SiO2)/m(Al2O3))、硅比和堿性指數(shù)等［10］，這些判別指標(biāo)在一定程度上預(yù)示了灰的結(jié)渣傾向．參照文獻(xiàn)［10］中的積灰、結(jié)渣特性判別指標(biāo)的計(jì)算公式，基于灰成分對(duì)600℃和815℃的玉米芯灰的結(jié)渣特性進(jìn)行研究，判別結(jié)果見表6．從硅比判別指標(biāo)來看，600℃灰大于66.1且小于78.8，屬于中等結(jié)渣，815℃灰小于66.1，結(jié)渣程度嚴(yán)重;而從堿金屬含量、堿酸比、硅鋁比和灰玷污指數(shù)Hw指標(biāo)來看，600℃和815℃下的灰的結(jié)渣特性相似，這說明灰化溫度對(duì)玉米芯灰的結(jié)渣特性影響不明顯．

2.7不同灰化溫度下玉米芯灰的灰形態(tài)分析

利用UltraPlus型場發(fā)射掃描電鏡對(duì)灰的形態(tài)進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖5所示．對(duì)比觀察圖5a和圖5b得出:1)不同灰化溫度下玉米芯灰的表面形態(tài)存在顯著差異．灰形態(tài)各異反映出生物質(zhì)中無機(jī)元素存在形式的復(fù)雜性．從圖5a看出，玉米芯灰中有許多凸起，這主要是因?yàn)榻M成生物質(zhì)灰的硅鋁元素主要以玻璃體形式存在生成石英結(jié)構(gòu)．2)玉米芯在600℃低溫灰化時(shí)，灰表面存在大量熔點(diǎn)較低的堿金屬鹽，使灰表面易發(fā)生黏結(jié)，吸附小顆粒，形成一些較大的團(tuán)聚體或絮狀物，而觀察圖5b發(fā)現(xiàn)，在815℃時(shí)玉米芯灰發(fā)生軟化變形，絮狀物減少，冷卻后的灰粒表面呈現(xiàn)許多規(guī)則的近似圓球狀的熔融小顆粒．

3結(jié)論

1)生物質(zhì)氣化站玉米芯飛灰中存在明顯的大顆粒渣塊，說明玉米芯氣化燃燒不充分，灰中仍有少量可燃物成分，如未燃盡的炭粒等．2)灰化溫度越高，保溫時(shí)間越長，灰分量越低;815℃和600℃灰的中位徑分別為8.2μm和14.3μm，且815℃灰的比表面積遠(yuǎn)大于600℃灰，說明灰化溫度越高，灰粒的粒度越?。?)灰化溫度升高，堿金屬和氯含量明顯降低．X射線衍射譜圖表明，815℃玉米芯灰的KCl的衍射峰強(qiáng)度明顯減弱;灰化溫度對(duì)玉米芯灰的積灰、結(jié)渣特性的影響規(guī)律不明顯．4)600℃玉米芯灰的表面存在較多凸起，而815℃時(shí)灰表面發(fā)生軟化熔融，絮狀物減少，呈現(xiàn)許多形狀規(guī)則的近似圓球狀的熔融小顆粒．

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篇9

簡而言之模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是具有模糊權(quán)值和輸入信號(hào)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是自動(dòng)化控制領(lǐng)域內(nèi)一門新興技術(shù)，其本質(zhì)上是將常規(guī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入模糊信號(hào)，因而模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備了模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，集邏輯推理、語言計(jì)算等能力于一身，具有學(xué)習(xí)、聯(lián)想、模糊信息處理等功能。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是智能控制和自動(dòng)化不斷發(fā)展的產(chǎn)物，在充分利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的并行處理能力的基礎(chǔ)上，大大提高了模糊系統(tǒng)的推理能力。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是科技發(fā)展的產(chǎn)物，有效吸收了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和模糊系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在智能控制和自動(dòng)化發(fā)展等方面有著重要的作用，能夠有效地處理非線性、模糊性等諸多問題，在處理智能信息方面能夠發(fā)揮巨大潛力。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形式多種多樣，主要包括邏輯模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、算術(shù)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、混合模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種類型，被廣泛的運(yùn)用于模糊回歸、模糊控制器、模糊譜系分析、通用逼近器等方面的研究中，隨著智能控制和自動(dòng)化領(lǐng)域的不斷發(fā)展，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于智能控制領(lǐng)域。

2基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生物質(zhì)氣化爐的智能控制系統(tǒng)

2.1溫度智能控制系統(tǒng)

生物質(zhì)熱值、給料理以及一次風(fēng)量等因素變化能夠影響到生物質(zhì)氣化爐的爐溫，但是最重要的影響因素是在氣化爐工作過程中物料物理和化學(xué)反應(yīng)的放熱和吸熱。由于生物質(zhì)氣化工作過程中的生物質(zhì)熱值的變化范圍較小，在實(shí)際運(yùn)行中很難測量與控制，有時(shí)可以忽略不計(jì)，同時(shí)，該工作過程中存在非線性和大滯后等問題，采用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型達(dá)不到預(yù)期測量效果，因此需要利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)氣化爐爐溫控制系統(tǒng)，不斷的提高溫度的控制效果。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)首先根據(jù)當(dāng)前溫度以及設(shè)定溫度設(shè)，主控制器對(duì)最優(yōu)的生物質(zhì)物料添加量進(jìn)行預(yù)測，然后由副控制根據(jù)該添加量，全面跟蹤控制送料速度，從而能夠進(jìn)行精確上料和控制爐溫。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)十分龐大復(fù)，其中包含了大量錯(cuò)綜復(fù)雜的神經(jīng)元，蘊(yùn)含對(duì)非線性的可微分函數(shù)訓(xùn)練權(quán)值的基本理念。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有正向傳遞和反向傳播兩個(gè)不同的功能，在信息的正向傳遞中，采用逐步運(yùn)算的方式對(duì)輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，信息依次進(jìn)入輸入層、隱含層最終到達(dá)輸出層。假如在輸出層獲得的輸出信息沒達(dá)到預(yù)期效果時(shí)，就會(huì)在計(jì)算輸出層的偏差變化值后通過網(wǎng)絡(luò)將偏差信號(hào)按原路反向傳回，與此同時(shí)各層神經(jīng)元的權(quán)值也會(huì)隨之進(jìn)行改變，直到符合預(yù)期的控制效果。

2.2含氧量智能控制系統(tǒng)

在生物質(zhì)氣化工作過程中，可燃?xì)怏w的含氧量是衡量其生產(chǎn)質(zhì)量的重要依據(jù)，能夠嚴(yán)重影響氣化產(chǎn)物的安全使用，因此，通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)氣化爐含氧量的智能控制十分重要。其含氧量智能控制系統(tǒng)的目的是為了合理控制可燃?xì)怏w的含氧量，從而穩(wěn)定氣化爐的溫度。但是，一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)量是影響可燃?xì)怏w的含氧量的重要因素，所以可以把控制一次風(fēng)量作為主要調(diào)節(jié)手段，有效地解決含氧量控制和爐溫控制之間的矛盾，在控制爐溫的前提條件下，最大程度地降低可燃?xì)怏w含氧量，進(jìn)而有效控制氣化產(chǎn)物含氧量的。生物質(zhì)氣化爐含氧量的智能控制系統(tǒng)是嚴(yán)格運(yùn)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制原理，主控制器采用溫度模糊免疫PID控制，根據(jù)爐內(nèi)含氧量和溫度的偏差進(jìn)行推算，查找出鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的最優(yōu)狀態(tài)，副控制則以此為根據(jù)，全面跟隨與控制鼓風(fēng)機(jī)的速度，確保鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。生物質(zhì)氣化爐工作過程中的不同階段和部件具有不同的控制要求，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就要充分發(fā)揮被控對(duì)象的優(yōu)良性能，根據(jù)不同的控制要求，合理運(yùn)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制原理對(duì)PID參數(shù)模型中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行在線修改，從而達(dá)到預(yù)期的控制效果。

3基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生物質(zhì)氣化爐智能控制系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證運(yùn)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行生物質(zhì)氣化爐的智能控制的真實(shí)效果，對(duì)生物質(zhì)氣化爐的溫度智能控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行詳細(xì)地分析。為了保證生物質(zhì)氣化爐能夠在條件大體一致的狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)行狀況，仿真實(shí)驗(yàn)可以采用組合預(yù)測算法。首先要到某廠氣化爐現(xiàn)場采集2000組干燥層溫度數(shù)據(jù)，并且從中選取連續(xù)1500組作為仿真實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)，然后對(duì)剩余500組實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，通過兩組數(shù)據(jù)的分析建立預(yù)測模型。然后采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)生物質(zhì)氣化爐的溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行三次模擬化實(shí)驗(yàn)，三種不同情況下的仿真試驗(yàn)結(jié)果為：在無外界任何干擾的情況下，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制無論在超調(diào)量還是其他方面，都比單純的模糊控制效果好；在生物質(zhì)給料量擾動(dòng)的情況下，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制要比單純的模糊控制所受的影響要小很多；在發(fā)生一次風(fēng)量攪動(dòng)的情況下，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制仍受到極小的影響。從三種不同情況下的仿真試驗(yàn)中可以看出基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生物質(zhì)氣化爐的爐溫智能控制系統(tǒng)效果較好，具有極強(qiáng)的抗干擾性，能夠有效地預(yù)測氣化爐溫度實(shí)時(shí)值，把平均誤差控制在很小范圍內(nèi)，并且智能控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)跟蹤實(shí)際溫度的變化，根據(jù)實(shí)際溫度的變化做出相應(yīng)的變化，從而能夠有效地控制氣化爐溫度和可燃?xì)怏w含氧量。

4結(jié)束語

篇10

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)氣化；固定床氣化爐；出渣系統(tǒng)，干式出渣；出渣方式

【分類號(hào)】TK6

生物能源屬于新能源和可再生能源，也是一種清潔能源，生物能源的發(fā)展可降低對(duì)石油、天然氣和煤炭等傳統(tǒng)能源的依賴，對(duì)改善環(huán)境及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)具有重大意義，是國家大力扶持的行業(yè)。生物質(zhì)氣化是獲取生物質(zhì)能源的利用方式之一，固定床氣化爐是生物質(zhì)氣化最常用的爐型之一，出渣系統(tǒng)作為生物質(zhì)氣化主要系統(tǒng)之一，出渣系統(tǒng)是否有效可靠直接制約著生物質(zhì)氣化的規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化。所以，一種經(jīng)濟(jì)可靠的出渣系統(tǒng)顯得尤為重要。

1 固定床氣化爐排渣的基本要求

固定床氣化是在完全或部分缺氧條件下，借助于部分空氣（或氧氣）、水蒸氣的作用，使生物質(zhì)揮發(fā)分中的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原、重整反應(yīng)，熱裂化或催化裂化為小分子化合物，獲得含CO、H2和CH4等可燃?xì)怏w的過程。生物質(zhì)氣化后產(chǎn)生的灰渣主要有大量木炭和少量爐渣，出渣溫度在200℃-300℃間，高溫灰渣遇到空氣即會(huì)馬上劇烈燃燒，多余的氧氣跟燃?xì)饨佑|會(huì)產(chǎn)生爆炸，所以固定床氣化爐出渣在隔絕空氣的情況下進(jìn)行的，在排渣過程中不允許有大量空氣進(jìn)入固定床氣化爐。

2 傳統(tǒng)排渣方式原理及特點(diǎn)

在煤氣化中常采用鏈條刮渣機(jī)出渣方式，固定床氣化爐出渣斗直接伸到鏈條刮渣機(jī)箱體，箱體內(nèi)充滿水，通過水來冷卻灰渣和密封。鏈條刮渣機(jī)由電機(jī)帶動(dòng)，通過底下鏈條上刮板將灰渣刮出后在通過輸渣皮帶輸送到料坑儲(chǔ)存。鏈條式刮渣機(jī)驅(qū)動(dòng)采用標(biāo)準(zhǔn)金屬滾子鏈，其抗拉強(qiáng)度和耐磨性強(qiáng)，在鏈節(jié)上焊接刮板支架，不必用刮板專用鏈節(jié)，增減刮板自如，灰渣密度必須是比水重，刮板能有效的與灰渣接觸。

3 傳統(tǒng)排渣方式存在的問題

鏈條式刮渣機(jī)在生物質(zhì)固定床氣化爐中應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)很多問題，刮渣機(jī)在運(yùn)行過程中因設(shè)計(jì)、制造等原因，經(jīng)常出現(xiàn)傳動(dòng)鏈卡鏈、跳鏈、繃斷，兩套圓環(huán)鏈因受力不均而出現(xiàn)不等長，刮板和殼體的刮、卡、碰等現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在如下方面：

1）生物質(zhì)氣化后的灰渣主要是木炭，密度比水小，在采用水封式密封時(shí)，下渣斗水面往上段長期有大量木炭漂浮，導(dǎo)致水面上大量碳渣堆積，使下渣斗變形。

2）在刮渣機(jī)運(yùn)行時(shí)，在上部的刮板往后運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)把漂浮的木炭刮后部，在刮板擠壓的作用下，后部木炭堆積密實(shí)，引起刮渣機(jī)卡死，在刮渣機(jī)運(yùn)行過程中，由于鏈條的跑偏又會(huì)引起單位時(shí)間內(nèi)撈出的渣偏少，導(dǎo)致兩次排出的渣在時(shí)間間隔內(nèi)不能全部撈出。隨著碳渣的逐漸積累，導(dǎo)致刮渣機(jī)的負(fù)荷越來越大，特別是在剛排渣結(jié)束時(shí)，隨著撈渣機(jī)內(nèi)的渣沉積在底部，對(duì)刮板的阻力逐漸增大，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)超電流而跳車。此外，每次排的渣都或多或少地含有一些細(xì)渣，這些細(xì)渣很容易粘在刮板上，并且在撈渣機(jī)上部脫落積累，會(huì)增加撈渣機(jī)的負(fù)荷，使撈渣機(jī)在運(yùn)行過程中電流增大和鏈條受的力增大，導(dǎo)致?lián)圃鼨C(jī)跳車和鏈條出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

3）隨著刮渣機(jī)運(yùn)行時(shí)間的延長，主鏈輪在和鏈條咬合的部位會(huì)逐漸出現(xiàn)磨損，在鏈條的強(qiáng)度不夠時(shí)，鏈條也會(huì)變長。當(dāng)磨損增加到一定程度時(shí)，主鏈輪和鏈條咬合后會(huì)脫不開，造成撈渣機(jī)跳車，甚至帶來刮板脫落和變形，給檢修工作帶來很大的被動(dòng)，甚至?xí)绊懮a(chǎn)。

4）固定床氣化爐排渣過程中為保證水封效果，需不停補(bǔ)水和排水，產(chǎn)生的廢水PH值在8-10之間，一來對(duì)鏈條式刮渣機(jī)連接處腐蝕嚴(yán)重，容易造成漏水，二來廢水不能直接排放，需處理排放或者處理回用，這無疑增加了生產(chǎn)成本。

5）輸渣皮帶存在著回程渣量大、托輥磨損嚴(yán)重、皮帶易跑偏、檢修任務(wù)重和需要專人清渣維護(hù)等問題。存在上面問題的主要原因是因?yàn)樘荚泻屑?xì)渣，這些較細(xì)的固體會(huì)在皮帶表面粘上一層，不易清除，導(dǎo)致回程的渣量較大，這些細(xì)渣夾雜在皮帶和托輥之間，由于細(xì)渣較硬加劇了托輥的磨損和皮帶跑偏。

4 改進(jìn)措施

針對(duì)排渣系統(tǒng)存在的問題和原因，結(jié)合項(xiàng)目工藝特點(diǎn)和生產(chǎn)條件，考慮到固定床氣化爐出渣大量木炭可以回收利用或者銷售，最終提出如下改進(jìn)方案：

4.1.1干式排渣系統(tǒng)排渣原理

固定床氣化爐下安裝一個(gè)高溫鎖氣器，當(dāng)排渣時(shí)，將鎖氣器打開，讓碳渣落到灰渣倉，排完渣后，將鎖氣器關(guān)閉，然后啟動(dòng)排渣螺旋，排渣螺旋工作時(shí)，打開排渣螺旋上方的噴頭，水霧和碳渣接觸降溫，排渣螺旋出來的碳渣通過鏈條刮板機(jī)輸送到灰渣池。

4.1.2 干式排渣系統(tǒng)排渣優(yōu)點(diǎn)

1）干式出渣系統(tǒng)的水消耗量為零，10臺(tái)3000Nm?固定床氣化爐每年節(jié)約水量為2600噸，節(jié)約水資源，無污水的排放 。

2）干式出渣系統(tǒng)的碳渣含水量能滿足用戶的要求，不需要再進(jìn)行后處理即可直接銷售，大大節(jié)約后續(xù)處理的費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，也避免了后續(xù)處理帶來的環(huán)境污染問題。

3）系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，與水力出渣系統(tǒng)和傳統(tǒng)機(jī)械出渣系統(tǒng)相比，系統(tǒng)的操作費(fèi)用是可以忽略的。自動(dòng)控制只需要操作人員的監(jiān)督和少量維護(hù)。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)或非連續(xù)操作，灰渣倉的存儲(chǔ)空間足夠存儲(chǔ)固定床氣化爐8小時(shí)的出渣。

4.1.3 改造費(fèi)用和效益計(jì)算

根據(jù)安裝公司給出的材料清單及報(bào)價(jià)，以及我們所需要配備的材料與設(shè)備，每臺(tái)固定床氣化爐技改的花費(fèi)大約在2萬元左右，十臺(tái)造氣爐總共的花費(fèi)在20萬元左右，投運(yùn)后一年年可收回成本，具體效益如下：

4.1.3.1 效益計(jì)算

相對(duì)于鏈條式刮渣機(jī)出渣系統(tǒng)：每臺(tái)刮渣機(jī)每天產(chǎn)生的廢水大概是1噸，每噸廢水處理費(fèi)用需要3元，一年廢水處理費(fèi)用為7920元。因氣化爐的碳渣中木炭占80%以上，故刮渣機(jī)出渣時(shí)容易堵渣，鏈條和刮板容易變形卡死，需經(jīng)常更換維修，按運(yùn)行一個(gè)月統(tǒng)計(jì)，平均每天需要通渣檢修3次，算上人工費(fèi)和維修費(fèi)每年每臺(tái)超1萬元，十臺(tái)共10萬元，10臺(tái)固定床氣化爐整體改造完成，每年可以節(jié)省至少10萬元，另外需增加一套碳渣干燥設(shè)備，花費(fèi)大概在15萬元。

相對(duì)于鏈條式刮渣機(jī)出渣系統(tǒng)：水力輸渣系統(tǒng)中碳渣每年需帶走約2600噸循環(huán)水，約5200元，碳渣干燥設(shè)備每年的運(yùn)行費(fèi)用約20萬。

5 結(jié)論和建議

目前國內(nèi)的水資源比較緊張，尤其是在我國的西北部地區(qū)，固定床氣化爐傳統(tǒng)鏈條刮渣機(jī)排渣系統(tǒng)和水力排渣系統(tǒng)的高耗水量已經(jīng)嚴(yán)重限制了生物質(zhì)氣化的經(jīng)濟(jì)性。

與傳統(tǒng)鏈條刮渣機(jī)排渣系統(tǒng)和水力排渣系統(tǒng)相比，干式出渣系統(tǒng)具有系統(tǒng)更簡單、占地面積小、節(jié)約用水、無廢水排放、對(duì)環(huán)境污染小、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、碳渣綜合利用范圍廣等特點(diǎn)，特別是手動(dòng)爐排的固定床氣化爐，因其碳渣含碳量高達(dá)80%，具有很高的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值，市場需求量大。所以，不管從改造成本還是運(yùn)行成本上，干式出渣系統(tǒng)在固定床氣化系統(tǒng)中更具優(yōu)勢(shì)，選擇干式出渣系統(tǒng)也將成為一種趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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