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| 生物质热解－干馏工艺在密云县农村的应用 |
| 2008-04-14
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生物质热解－干馏工艺在密云县农村的应用
一概述
密云县于2007年度建设运行多项生物质燃气项目，其中有四个项目选用了生物质热解—干馏技术。
目前密云县建设的这四座热解制气站已基本建设完毕，其中西恒河、太师庄两站已投入运行为农村居民供气，由于燃气热值较高（3500大卡），每户每天使用1.0～1.2立方米燃气，以每立方米1.0元的价格售给居民，居民每月只需支付30～40元即可满足三餐炊事用气，比传统液化石油气用起来方便、便宜，所以用户普遍表示满意。
工艺过程中可将焦油、木醋液分离并销售，无污染物排出，所以不会造成二次污染。密云县为水源重点保护区，选择无污染工艺也是任何项目建设的先决条件。
承担建设的北京联合创业公司在完成项目建设后，承担日常运行工作。在密云县农委能源办公室的主持下与村委会签订合同约定：常年向居民供气，自主经营、自负盈亏。
二、热解－干馏工艺简介
2.1生物质热解－干馏法是指生物质（秸秆、林业废弃物）在完全没有氧的条件下热解，最终生成生物油、炭和可燃气体的过程。三种产物的比例取决于热裂解工艺和反应条件。
如果反应条件合适，可获得原生物质80％～85％的能量，可燃气主要组成为H2、CH4、C2H4、C2H6，及少量CO、CO2，热值为3500大卡。
常见的热解反应器示意图如下：
图2.2 热解气化反应器
2.2热解生产工艺的特点
1）采用无氧热解技术，CO含量小于20%，CH4、C2H4、C2H6等烷类含量高，燃气热值可达3500大卡，炊事灶具不宜托火熄灭，燃气使用有较高的安全性。
2）燃气净化采用一体化四级净化系统，可有效清除燃气中的灰分、水分及焦油等物质，使燃气灰分及焦油含量达到标准要求（小于10mg/m3），并满足人工煤气的要求，解决了气体焦油含量高，易发生管网和灶具的堵塞现象；
3）本工艺实现了生物质能的高效利用，将有机废弃物转化为可燃气、木炭、木焦油及木醋液等高值产品，从而具有较好的经济效益，可实现自负盈亏及投资回收，从而具有较好的产业化推广条件。
4）生产过程无污染物排除，没有二次污染产生。
以下是氧化法制气与干馏－热解法制气效果的比较
表2.1工艺参数比较
指标 产气量(m3) 燃气热值(MJ/m3) 木炭(kg) 木焦油(kg) 木醋液(kg) 污水
排放
氧化法制气 1200 4.5~5.0 无 无 无
热解（干馏） 300 15~17 300 50 200~250 无
市场价格 氧化法0.20~0.3元/m3；
热解干馏1.0~1.2元/m3 1500元/t 2000元/t 1000元/t
注：以原料1.0吨（干基）计。
采用热解生产工艺，平均每用1.0吨生物质（干基）可产出约300m3可燃气、300kg木炭、250kg木醋液和50kg焦油。燃气质量可满足国家人工煤气标准的要求，平均每户每天用1.0立方米气，费用1.0～1.5元／天。
2.3热解制气的主要工艺流程如下：
图2.3 热解工艺流程图
（1）备料(粉碎、干燥、成型)
原料需在田地中风干，保证含水率小于15%才可视为合格。气化站收购的合格原料先除去杂物，经粉碎、干燥后用成型机压缩成块，储存在型料场备用。原料加工为季节性生产，在每年十一月份开始，次年六月份结束，原料以玉米秸秆、果树枝为主，其中玉米秸秆占大部分。
（2）制气（热解）
将成型生物质装入热解釜中外部加热进行热解，经一段时间加热后，原料被加热到500℃，即可热解出荒燃气。由热解釜出来的荒燃气进入焦油初分离器，然后进入冷却分离器除去冷凝液，再进入中和净化器，除去燃气中的醋酸等酸性物质。经除酸后的燃气经罗茨鼓风机加压后经除焦油器被送入储气柜中，经燃气输配系统送到用户，净化燃气约占原料重量的30％。
（3）产生副产品1；木炭
保持一定干馏时间（6～8小时），制气完毕，热解釜自然冷却后釜内将留有干馏好的木炭，约占原料重量的30％。
（4）产生副产品2；焦油、副产品3；木醋液
生物制中的焦油随气体进入初分离器及冷却分离器，分离出的冷凝液流到焦油、醋液分离槽，分离出来的木焦油约占原料重量的10％流入焦油槽；分离出木醋液约占原料重量的30％入醋液槽。
（5）由冷却分离器出来的热水经自然冷却后循环使用。由中和分离器流出循环碱液也循环使用，定期向循环碱液补充碱，保持循环碱液pH值大于8，无废水无废碱液产生。
热解干馏法生产出的燃气以烷类为主，产生的燃气热值较高3000～3600大卡,而且焦油含量小于10mg／L，符合城市煤气规定的要求，长时间使用未造成管道堵塞。同时还有较高销售价值的炭、焦油、木醋液副产品产出。而这些副产品及燃气的销售收入即可平衡气站的日常运行费用。这正是维持气站长期稳定运行的可靠保障。
热解－干馏技术是将秸秆、林业废弃物转换成燃气、电能、木炭、焦油、木醋液等多项产品，有利于居民和企业节约矿物能源，促进多行业、多领域发展，是一个良好的可循环的农业生态模式
2.4技术指标
热解法制产生的气体质量见表2.2：
表2.3 热解制气气体质量一览表
项目 国家标准 本工程可燃气实际值
(1)热值(MJ/m3)应大于 14.7 15～17
(2)杂质
①焦油及灰尘(mg/m3)应小于 10 5～10
②H2S(mg/m3)应小于 20 无检出
③氨(mg/m3)应小于 50 无检出
④萘(mg/m3)冬季应小于 50 无检出
夏季应小于 100 无检出
⑤氧含量(v％)应小于 1 0.8
⑥CO含量(v％)宜小于 10* 15～17
*1994年以后，各煤气设计院又按新规定设计，CO含量控制为20％以下。
三、热解－干馏技术应用前景
1、由于燃气热值高焦油含量低可实行远距离运输给周边村镇供气，实现规模化经营，提高经济效益。
2、对木炭品质的提高后其销售价格还会提高，对经营有益。
3、据报道木醋液在农业方面的用途非常广泛，应加大研发和宣传力度，通过对木醋液的研究应用，开发出相关木醋液有机农肥、农药产业，开发木醋液国内外市场。
4、应考虑实现原料收集、成型社会化、市场化，调动农村生产力，提高农村居民收入。核算原料成本从而制定出合理的原料收集半径，充分考虑原料的涨价因素，与企业承受能力。
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