林业生物质制备合成气技术与装备研制

发布时间:2015-05-28

　　所属战略性新兴产业领域： 节能环保;新能源

　　所属高新技术领域： 新能源与节能

　　属其他学科、专业领域： 林产化工

　　单位名称： 中国林业科学研究院林产化学工业研究所

　　成果简介：

　　1.1科技成果简介

　　课题来源：国家林业局

　　课题立项名称：林业生物质制备合成气技术与装备研制

　　课题立项编号：200904062

　　研究起始日期：2009.01

　　研究终止日期：2012.12

　　本项目研究开发了林业生物质气化制备合成气技术，重点研究反应压力、反应温度等工艺条件对合成气的热值和焦油含量、反应器的气化强度的影响，研制开发林业生物质加压气化反应装置、生物质燃气的净化处理技术和设备、系统的加料和排渣技术及设备、自动控制技术等，建成林业生物质加压气化制备合成气技术试验系统装置。

　　成果创新性：

　　1.2创新性

　　(1)研制开发了加压气化反应装置，实现了生物质加压气化技术工艺。与传统常压气化反应器相比，提高系统工作压力，增加了反应器内气化介质浓度，并使气化介质与生物质原料之间的传质速度加快，技术装备处于国内领先水平。

　　(2)建成生物质加压气化系统试验装置，创新开发了新型流化床生物质加压气化技术。在加压条件下以高温过热纯水蒸气作为气化介质与生物质气化反应，有效提高了合成气热值，最高为13MJ/m3以上，远高于传统气化燃气热值(4～5MJ/m3)，达到国内先进水平。

　　(3)加压和高温兼具的生物质气化技术工艺，使气固反应速度增加，在单位面积和时间内气化能力显著提高(～1200kg/m2.h)，远高于传统的气化反应装置(≤800 kg/m2.h)，可以减少系统装置体积、投资成本;并使得气化产物相对延长了停留时间，促进焦油二次裂解，降低焦油含量，提高了合成气的洁净程度。

　　申请专利4项。

　　成果独占性：

　　1.3独占性

　　1)　研制了用于生物质原料加压气化反应的燃料喷嘴;

　　研制了适用于加压反应器的燃料喷嘴，设计了高速气流引射结构，在喷嘴内使气化介质与生物质原料瞬间混合均匀，生物质与气化介质在高温反应器内迅速充分接触，达到高效传质传热，使得气化反应进行的完全彻底，将生物质有效转化为合成气。

　　2)　研制加压状态下生物质原料加料装置。

　　研制了动态密封的加料螺旋机，在保证满足工作压力为0.6MPa以内的系统密封。研究设计了采用聚四氟不定型填料的迷宫式密封装置，具有密封效果好、阻力小、占用空间小等特点，在螺旋输送机持续运转时保持良好的密封，保证系统装置的安全密闭运行。

　　3)　研制生物质合成气气固分离装置

　　研制生物质合成气高温气固分离技术和设备，对合成气进行高效净化和杂质分离，使合成气更加洁净，为后续合成液体燃料利用提供清洁气源;

　　4)　开发生物质制取合成气试验系统的自动控制技术

　　研究开发生物质加压气化反应过程的自动控制技术;研制DCS计算机控制系统，实现反应装置系统的参数监控和试验运行数据的记录，提高系统运行的可靠性和先进性。

　　成果盈利性：

　　1.4盈利性

　　生物质热化学转化是生物质能源利用的重要途径，现有技术还没有解决燃气热值低、H2和CO含量低、反应器气化强度低、等技术与装备等普遍存在的问题。

　　本技术开发加压生物质气化技术，提升了生物质合成气品质，提纯后用作合成氨或氢燃料，或用于合成醇醚燃料或Fischer-Tropsch合成，并在高品质气态燃料方面有所突破，可以部分替代天然气或燃料油，同热值成本仅为天然气的50%～60%，应用于各种工业窑炉、锅炉等，价格优势明显，盈利性极强，具有显著的经济效益和社会效益。

　　成果持续性：

　　1.5持续性

　　本课题完成中试放大试验等研究工作，解决了关键的技术难点，目前正在与相关企业沟通和联系合作开发工业化装置事宜，将进行生物质制取合成气的示范应用和推广，为将来的产业化应用奠定基础。

　　成果先进性：

　　1.6先进性

　　本技术制备的合成气，热值达到13MJ/Nm3，远高于传统气化反应器的空气气化燃气热值(通常4～5MJ/m3)，且有效控制合成液体燃料的H2和CO组份比例;反应器气化强度达到1200kg/m2.h以上，远高于传统的气化反应装置(200～800 kg/m2.h);降低燃气中焦油含量至9.8 mg/Nm3。工艺与设备达到国内领先水平。

　　成熟度： 小批量

　　市场分析：

　　2.1市场分析

　　生物质气化制备合成气技术，以农林剩余物树枝、秸秆、稻壳、木屑、家具加工边角料等为原料，制取优质气态燃料，可应用于居民集中供气、燃气机发电，特别是适用于各类工业窑炉替代天然气或燃油，为企业显著降低燃料成本，由于燃料价格成本的优势和环保性能，产品的市场竞争力极强，国内外市场十分广阔，具有良好的应用前景，可在生物质废弃物相对集中的企业或地区推广应用。

　　商业模式分析：

　　2.2商业模式分析

　　目前可以采取两种模式进行示范应用。一种是合同能源管理模式，双方协商燃气的价格，为用户提供成套技术设备，并负责运行管理，供给燃气产品;另一种，仅为用户提供成套技术设备，由用户自己运行使用。

　　营销状况：

　　2.3营销状况

　　目前我国的生物质气化技术已经逐渐形成规模化，对于生物质制备合成气技术还处于初步研究阶段，已经有典型的试用客户，但还需要示范应用和培育市场，以达到技术装备的推广应用，实现产品销售。

　　拟采取的转化方式： 合作研发;技术入股;创业融资

　　应用推广的已投入情况： 80万元

　　资金需求额： 200万元

　　融资用途： 产品研发;市场开拓