生物质能源技术就是把生物质转化为能源并加以利用的技术,按照生物质的特点及转化方式可分为固体燃料生产技术、液体燃料生产技术、气体燃料生产技术。固体生物燃料技术包括生物质成型技术、生物质直接燃烧技术和生物质与煤混烧技术,是广泛应用且非常成熟的技术,生物质常温成型技术代表着固体生物质燃料的发展趋势;生物液体燃料可以替代石油作为运输燃料,不仅能解决能源安全问题,还有利于减少温室气体排放,还可以作为基本有机化工原料,代表着生物能源的发展方向,液体生物燃料包括燃料乙醇、生物柴油、生物质经气化或液化过程再竟化学合成得到的生物燃油BtL(Biomass to Liquid Fuel);气体生物燃料包括沼气、生物质气化、生物质制氢等技术,工业化生产沼气以及沼气净化后作为运输燃料GtL(Gas to Liquid Fuel)是近期内发展气体生物燃料的现实可行技术。
一般生物质直接燃烧发电的过程包括:生物质与过量空气在锅炉中燃烧,产生的热烟气和锅炉的热交换部件换热,产生出的高温高压蒸汽在蒸汽轮机中膨胀做功发出电能根据不同的技术路线,分为气轮机、蒸气机和斯特林发动机等。意大利开发了适合村镇使用的小型生物质发电(Village power plant)技术,燃烧秸杆或木屑生热,锅炉中的介质是油而不是通常的水,再通过油加热有机硅油产生蒸汽驱动透平机发电,该系统热能利用率比普通系统高 5%以上,已在德国使用。
德国鲁奇(Lurgi)公司的采用的是两级连续醇解工艺油脂转化率达96%,过量的甲醇可以回收继续作为原料进行反应。德国斯科特公司(Sket)采用的是连续脱甘油醇解工艺可以使醇解反应的平衡不断向右移动,从而获得极高的转化率。鲁奇的两级连续醇解工艺和斯科特的连续脱甘油醇解工艺在欧洲和美国均有10万吨/年级的工业化生产装置。这两种工艺都在常压下进行,均加工精炼油脂。其优点是工艺成熟,可间歇或连续操作,反应条件温和,适合于优质原料;缺点是原料需精制,控制酸值小于0.5,工艺流程复杂,甘油回收能耗高,三废排放多,腐蚀严重。德国汉高(Henkel)公司开发了碱催化的连续高压醇解工艺。该工艺的醇解温度220-240℃,压力9-10MPa,原料中甘油三酸酯的转化率接近100%,游离脂肪酸大部分可以与甲醇发生酯化反应而生成脂肪酸甲酯。此工艺的优点是可使用高酸值原料,催化剂用量少,工艺流程短,适合规模化连续生产;缺点是反应条件苛刻,对反应器要求高,甘油回收能耗较高。
b. 国内生物柴油生产技术
a. BtL生产生物柴油的术:植物油如同石油一样资源,每年的产量是有限的,以其为原料生产生物柴油不能满足大规模使用生物柴油的需要和经济性;其次,除低芥酸、低硫甙的“双低”菜子油外,其他原料油生产的生物柴油只能以2-20%比例与石油基柴油混合,不能100%地使用。因此必须开发新的技术,利用具有巨大资源潜力的生物质和有机废弃物(包括农业残余物、动物内脏、城市固体废物、污水、以及旧轮胎等)把其转化为高质量的清洁燃油、化肥和化工产品,即BtL 技术。应用化学法从生物质中生产生物柴油包括生物质气化再经FT(Fischer-Tropsch,FT)合成生物柴油和DTP(Thermal Depolymerization,TDP)热分解生产生物柴油技术。
b. TDP生产生物柴油技术: DTP技术是将生物质通过快速热解生产液体燃料的技术,利用该技术可以将生物质变为清洁燃料-生物柴油,作为石油产品的替代品。自1980年以来,DTP 技术取得了很大进展,成为最有开发潜力的生物柴油生产技术之一。国际能源署(IEA)组织了美国、加拿大、芬兰、意大利、瑞典、英国等国的十余个研究小组包括Batelle、麻省理工学院等国家著名大学及实验室进行了10余年的研究及开发工作,工作的重点围绕该技术发展潜力、技术经济可行性等。到1995 年初,在加拿大、美国、意大利及芬兰等国已有20余套生物质快速裂解试验装置,规模从每小时几十到几百千克的生物质的处理量。TDP技术一般包括预处理、热解、分离和收集三个过程。作者: XXXX111 时间: 2013-4-20 19:39
瑞典在沼气开发与利用方面独具特色,利用动物加工副产品、动物粪便、食物废弃物生产沼气,还专门培育了用于产沼气的麦类植物,产气率达300升/公斤底物,沼气中含甲烷64%以上。瑞典由麦类植物生产沼气,麦类植物用于生产沼气,除沼气被用做运输燃料外,所产生的沼肥又被用于种植。瑞典Lund大学开发了“二步法”秸杆类生物质制沼气技术,并已进行中间试验;还开发了低温高产沼气技术,可于10°C条件下产气,产气率大于200L/Kg 底物。因瑞典没有天然气资源,就用沼气替代天然气。斯德哥尔摩市居民使用的煤气就是厌氧消化处理有机废弃物后得到的沼气。将沼气净化去除CO2等杂质后,甲烷纯度达到97-98%,再经压缩(Gas to Liquid, GtL)得到车用甲烷供甲烷汽车使用,还有1列斯德哥尔摩至海滨的火车使用沼气燃料。