秸稈氣化技術(shù)及其應用淺析

科技情報開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟ScI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ECONOMY200年第17卷第23期文章編號:10056033(2007)3-0151-03收蘅日期:2007-07-01秸稈氣化技術(shù)及其應用淺析張小東,劉敏(太原市科技交流中心,山西太原,030002)摘要:介紹了秸氣化技術(shù)的概念及氣化過(guò)程的特點(diǎn),分析了該項技術(shù)應用中存在的一些問(wèn)題,提出推選秸稈氣化技術(shù)應用的幾點(diǎn)建議。關(guān)鍵詞:秸稈氣化;焦油;凈化中圖分類(lèi)號:S2162文獻標識碼:A1秸稈氣化技術(shù)的概念2秸稈氣化技術(shù)的優(yōu)勢氣化是指將固體或液體燃料轉化為氣體燃料的熱化學(xué)過(guò)程。秸稈類(lèi)首先秸稈是一種很好的清潔可再生能源每2t精稈的熱值就相當物質(zhì)中的碳元素質(zhì)量分數約為40%,其次為氫、氮、氧、鎂、硅、鉀、鈣于tt標準煤而且其平均含硫量只有038%遠遠小于煤的平均含硫量等元素;其有機成分以纖維索、半纖維素為主,質(zhì)量分數為50%。這類(lèi)物(約1%)。在我國農村現有的能源結構(液化氣、沼氣、太陽(yáng)能、電、原煤料燃燒時(shí)需要一定量的氧氣,如果提供的氧氣等于或多于這個(gè)值,秸稈蜂窩煤、植物燃料)中秸稈氣以其容易取得原料操作方便等優(yōu)勢完全就可以充分地燃燒最后的殘余物為灰分;當提供的氧氣少于這個(gè)值時(shí),可以取代傳統柴灶替代液化氣。粘稈在燃燒過(guò)程中便不能全部燒掉提供的氧氣越少,沒(méi)能燒掉的可燃其次秸稈氣是一種清潔、方便、廉價(jià)的能源。秸稈氣化是采用一種成分就越多,這些可燃成分包括一氧化碳、甲烷、氫氣等這樣一個(gè)能量生物質(zhì)熱解氣化技術(shù),先將農作物粘稈等生物質(zhì)原料切碎在缺氧狀態(tài)轉化的過(guò)程就是秸稈氣化。下使秸稈不充分燃燒產(chǎn)生大量的氫氣、甲烷和一氧化碳等可燃氣體,對秸稈氣化過(guò)程包括4個(gè)反應區的工作依次為氧化區、還原區、熱分這些氣體進(jìn)行處理加以利用。每1kg農作物秸稈可產(chǎn)生近2m3的可燃解區(裂解區)和干燥區,其反應過(guò)程見(jiàn)圖1。氣,一個(gè)4口之家每月需用秸稈燃料130kg左右每100kg燃料費用為10元-13元那么,每戶(hù)月燃料費約為10元-169元。顯而易見(jiàn),秸稈氣燃料個(gè)氣體使用成本明顯低于其他常規燃料,而且使用方便、清潔衛生。第三秸稈氣化是農村能源供應的新方向。利用秸稈氣化一是可以干燥層「Ho(水蒸氣)有效地減少石化能源的消耗,符合我國的能源發(fā)展戰略;二是可有效避100℃-250免秸稈隨地焚燒對空氣造成的污染,有利于環(huán)保;三是有利于農村“變廢300℃可燃氣體(C0,Hh,為寶”,提高收人。因而推廣前景良好,是農村能源供應的一種新趨勢和500℃cHC2等)+液體(包秸稈資源利用的新方向。800℃c括焦油和水蒸氣)3秸稈氣化爐的相關(guān)參數還原層cCO→2C0900℃C+H→HCO高效節能秸稈氣化爐技術(shù)參數如下:氧化層爐體:圓筒式:風(fēng)機:30W60W;氣化效率:576%-762%;爐堂裝+O2→CO2料量:5kg-18kg:燃燒耗料:1.84kgh;產(chǎn)氣速度:1min-3min;單位時(shí)間氣量:274mh:單位物料產(chǎn)氣量:148m}/kg-22m/kg物料低位熱灰分↓空氣值:18040kJ№kg;燃料低位熱值:7013uJ/kg圖1秸稈氣化反應過(guò)程高效節能秸稈氣化爐環(huán)保參數見(jiàn)表1。氧化反應空氣由氣化爐底部進(jìn)入,同炭發(fā)生燃燒反應,由于是限氧表1高效節能秸稈氣化爐環(huán)保參數燃燒反應不充分,生成二氧化碳和一氧化碳同時(shí)放出熱量。生成的熱槍測值國家標準值氣體(一氧化碳和二氧化碳)進(jìn)入氣化爐的還原區,灰分落入下部的灰室煙塵排放濃度(mym3)-3928~3放速度000還原反應氧化反應中生成的二氧化碳在還原區同炭及水蒸氣發(fā)生二氧化硫排放濃度m10~14還原反應生成一氧化碳(CO)和氫氣(H2)。這些熱氣體同在氧化區生成氧化硫平均排放速度(k)0030.739的部分熱氣體進(jìn)人上部的裂解區沒(méi)有反應完的炭落入氧化區氮氧化物排放濃度裂解反應在氧化區和還原區生成的熱氣體,在上行過(guò)程中經(jīng)過(guò)裂氮氧化物平均排放速度/(kgh)00080219解層,同時(shí)將秸稈加熱秸稈受熱后發(fā)生裂解反應,其大部分的揮發(fā)分從林格曼濃度05緩1級固體中分離出去。在裂解反應中還有少量烴類(lèi)物質(zhì)的產(chǎn)生。裂解區的主中國煤化工題要產(chǎn)物為炭、氫氣、水燕氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油及其他烴類(lèi)物質(zhì)等這些熱氣體繼續上升,進(jìn)入到干燥區,炭進(jìn)入還原區。4.1CNMHG秸稈的干燥從上面加入的物料直接進(jìn)入到干燥區,物料在這里同41.1焦油的危害下面3個(gè)反應區生成的熱氣體產(chǎn)物進(jìn)行換熱,干燥層的產(chǎn)物為干物料和秸稈氣中的雜質(zhì)主要是灰分微細的炭顆粒焦油和水分這些雜質(zhì)水蒸氣水蒸氣隨著(zhù)下面的3個(gè)反應區的產(chǎn)熱排出氣化爐,干物料落入對秸稈氣的使用都有很大的影響尤其是焦油,其危害如下(1)焦油占嵇稈氣總能量的5%-15%左右當秸稈氣被冷卻降溫后張小東,劉敏秸稈氣化技術(shù)及其應用淺析本刊E- mail bjb@ mail sxinfonet綜述焦油難以同秸稈氣一起被燃燒利用。際上在下吸式氣化爐中即有明顯的效果但由于木炭在裂解焦油的同時(shí)(2)秸稈氣中的焦油在低溫下凝結容易和水炭顆粒、灰分等雜質(zhì)參與反應消耗很大(在100℃時(shí)達Q1kgm),對大型秸稈氣化來(lái)說(shuō)木結合在一起堵塞輸氣管道卡死閥門(mén)抽氣機轉子腐蝕金屬。炭作催化劑不現實(shí):但由于木炭可參與化學(xué)反應,與水蒸氣反應生成(3)焦油難以完全燃燒,并產(chǎn)生炭黑等顆料對秸稈氣利用設備如內氧化碳和氫氣,并能與燃氣中生成的二氧化碳反應生成一氧化碳,二者燃機、燃氣輪機等損害相當嚴重都是可燃氣體,最終能大大增加燃氣的熱值所以在氣化爐的設計及小(4)焦油及其燃燒后產(chǎn)生的氣體對人體有害型氣化爐的使用中都作為首選412焦油的特點(diǎn)化學(xué)反應式C+HO(燕汽)=CO+H2C+CO2=2C0焦油的成分非常復雜,可以分析到的成分有100多種,另外還有很白云石( dolomite)是目前為止研究得最多和最成功的催化劑,一般多成分難以確定。其主要成分不少于20種大部分是苯的行生物及多環(huán)當白云石中 CaCO MgCO2在1-15時(shí)效果較好。白云石作為焦油裂解僵芳烴,其中質(zhì)量分數大于5%的大約有7種,分別是 benzene(苯),化劑催化效率高成本低,具有很好的實(shí)用價(jià)值。naphthalene(燕), toluene(甲苯), xylene(二甲苯), styrene(苯乙烯)其次是焦油問(wèn)題解決中工藝的選擇。任何催化過(guò)程必須在合適的溫phenol(酚)和inde(茚)其他成分質(zhì)量分數一般都小于5%而且在高度下才能進(jìn)行,白云石對焦油的裂解在800℃以上即有很高的裂解率,溫下很多成分會(huì )被分解。所以隨著(zhù)溫度的升高焦油含量中成分的數量而在900℃左右即可得到理想的效果,這一溫度和秸稈氣化的溫度相也會(huì )越來(lái)越少。在秸稈熱轉換過(guò)程中焦油的數量主要決定于轉換溫度近所以比較容易實(shí)現。在接觸時(shí)間方面由于接觸時(shí)間是由氣相停留時(shí)和氣相停留時(shí)間,與加熱速率也密切相關(guān)。對一般秸稈而言在500℃左間和催化劑的比表面積決定的所以氣相停留時(shí)間和白云石的顆粒大小右時(shí)焦油產(chǎn)物最多高于或低于這一溫度焦油都相應減少。而在同一混成為催化裂解的熏要工藝條件。在同一條件下氣相停留時(shí)間越長(cháng)裂解度下,氣相停留時(shí)間越長(cháng)意味警焦油裂解越充分。所以隨著(zhù)氣相停留時(shí)效果越好間的增加焦油產(chǎn)量會(huì )相應的減少對理想的白云石催化劑,裂解焦油的首要條件是足夠高的溫度(8004.13傳統解決氣油問(wèn)題的方法℃以上),這一溫度與氣化爐的運行溫度相似。但有關(guān)的實(shí)驗表明把白傳統解決焦油問(wèn)題的方法為從氣化爐上降低燃氣中的焦油。采用雙云石直接加入氣化爐中對焦油有一定的控制效果但并不能完全解決問(wèn)火層反火爐燃料氣化技術(shù)將氣化劑(空氣及自產(chǎn)蒸汽)先經(jīng)從氣化爐出題。這主要是由于氣化爐中焦油與催化劑的接觸并不充分(因為焦油的口的熱燃氣進(jìn)行預熱,在真空泵的抽吸下,從爐子的上部、下部分別進(jìn)產(chǎn)生主要在加料口位置即使是循環(huán)流化床加料口以上的催化劑數量爐內生成的650℃左右的燃氣通過(guò)爐柵后在內外爐壁之間向上流也不可能很多)所以為了達到預期效果氣化和焦油動(dòng)將部分熱量傳給爐內反應物然后由爐中上部水平抽出后依次進(jìn)入個(gè)分開(kāi)的反應爐中進(jìn)行,這就使實(shí)際應用出現下列難題:氣化爐出口氣空氣預熱器換熱器、冷卻除塵器最后進(jìn)人真空泵及氣柜。這種氣化技體的溫度已降至600℃左右為了使裂解爐的溫度維持在800℃以上,必術(shù)具有以下特點(diǎn)須外加熱源或使燃氣部分燃燒(一般燃燒份額為5%~10%),這就使氣化(1)由于存在2個(gè)火層(上段反火,下段正火),可使灰渣中碳的質(zhì)量氣體質(zhì)量變差而且顯熱損失增加;不管裂解爐采用固定床還是流化爐分數由30%降至15%煤的轉換率提高20%。氣化氣體中灰分或炭粒都有可能引起裂解爐進(jìn)口堵塞所以裂解爐和氣(2)與正火爐相比焦油硫化氫、懸浮物及揮發(fā)性酚均有所降低化爐之間需增加氣固分離裝置但不能使氣體溫度下降太多這就使系(3)避免了生物質(zhì)反應物的搭橋現象,由于氣化充分使焦油含量統更加復雜由于焦油裂解需獨立的裝置而且由于高溫的要求裂解反可減少至(3010)叫g(shù)m3,而熱值可達49MJ/m2應需要連續進(jìn)行(否則效率太低)這就使催化裂解技術(shù)只適于較大型的(4)充分利用了燃氣的余熱提高了爐內的反應溫度秸稈氣化系統限制了該技術(shù)的適用性等。但是,由于傳統的方法中只是采用水洗或過(guò)濾等辦法把焦油從氣體所以應用秸稈焦油催化裂解技術(shù)的關(guān)鍵,就是針對不同的氣化特中分離出來(lái)然后作為廢物排放既浪費了焦油本身的能量,又會(huì )產(chǎn)生大點(diǎn)設計不同的裂解爐,盡可能降低裂解爐的能耗并提高系統熱效率。量的污染歷以目前看來(lái)并十分不理想。42秸稈氣的凈化問(wèn)是4.14焦油化裂解技衣因為秸稈氣中含有多種雜質(zhì)所以需要進(jìn)行凈化。通常有兩種方法焦油的催化裂解是目前最有效、最先進(jìn)的辦法。焦油熱裂解可以把千法除塵及濕法除塵。焦油分解為永久性氣體,與可燃氣一起被利用既減少了焦油含量又利421干法除塵用了焦油中的能量。但熱裂解需要很高的溫度,一般為1000℃-1干法除塵的特點(diǎn)是從秸稈氣中分離出的塵粉保持了原有溫度及干℃,比較難以實(shí)現。經(jīng)過(guò)研究和實(shí)驗現在催化裂解可利用催化劑的作爽,不與水分混合。干法除塵又分為機械力除塵和過(guò)濾除塵。用把焦油裂解的溫度大大降低(約750℃-900℃),并提高裂解的效率,機械力除塵是利用慣性效應使顆料從氣流中分離出來(lái)可除塵粉的使焦油在很短時(shí)間內裂解率達99%以上。最小粒度是5μm。最常見(jiàn)的是旋風(fēng)除塵器。首先是焦油催化裂解中催化劑的選用。實(shí)驗表明很多材料對焦油過(guò)濾除塵是利用多孔體,從氣體中除去分散的固體顆粒。過(guò)濾除塵裂解都有催化作用,其中效果較好又有應用前景的典型材料主要有3可將1m0.1pm的顆粒有效地擂集下來(lái)是各種分離方法中效率最高種即鎳基催化劑、木炭和白云石,它們的主要性能見(jiàn)表2。而又最穩定的一種。只是濾速不能高設備較龐大排料清灰較為困難衰2焦油裂解催化劑的主要性能過(guò)濾器一般用于末級分離名反應溫接觸化4.22寢法除塵待點(diǎn)稱(chēng)度時(shí)間/8率%法除塵是利用液體(一般是水)作為捕集體將氣體中的雜質(zhì)捕集鎳基(1)反應溫度低轉換效果好;下來(lái),當氣流越過(guò)液層、液膜或液滴時(shí),其中的顆料就黏附在液體上而被(2)材料較費,成本較高。分離出來(lái)。常用的設備有鼓泡塔、噴淋塔、填料塔、文氏管洗滌器等。木L8000591(1)木炭為氣化自身產(chǎn)物成本低采用濕法或干濕結合法來(lái)處理燃氣,容易帶來(lái)污水的處理問(wèn)題。粘炭9000995(2)隨著(zhù)反應進(jìn)行木炭本身減少稈氣化的主要目的是為了解決大氣污墊但后面的污水問(wèn)題如不重視白云ω05%轉換效率高材料分布廣泛威勢必引中國煤化工精稈氣化中面臨的又一個(gè)石「∞0a.59.8低技術(shù)難CNMHG法:自云石的主要成分為CACO和MO,不同地方出產(chǎn)的白云5進(jìn)一步推進(jìn)秸稈氣化技術(shù)應用的建議石成分略有不同從上面3種典型催化結果比較可知鎳基催化劑的效果最好但由(1)加大科技投入進(jìn)一步加強技術(shù)的可靠性。秸稈氣化與沼氣等技于價(jià)格昂費成本較高,般秸稈氣化技術(shù)難以應用;木炭的催化作用實(shí)術(shù)相比較原料更易取得操作更加方便投入勞動(dòng)也更少在農村新能源15科技情報開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟sCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ECONOMY2007年第17卷第23期文章編號:1005-6033(200723-0153-03收瞢日期:2007-0507有關(guān)商業(yè)銀行金融風(fēng)險預警系統研究的文獻綜述陸海琴,姚笑秋2(1中國計量學(xué)院成教院浙江杭州310018:2浙江工商大學(xué)浙江杭州310018)摘要:闌迷了有關(guān)商業(yè)銀行金融風(fēng)險預警系統研究的背景和意義,從國外國內兩個(gè)方面對商業(yè)銀行金融風(fēng)險預警研究的現狀進(jìn)行了綜述。關(guān)鍵詞:商業(yè)銀行;金融風(fēng)險預警系統;文獻綜逑中圖分類(lèi)號:F83033文獻標識碼:A是防范金融風(fēng)險的一個(gè)重要手段1商業(yè)銀行金融風(fēng)險預警系統研究的背景和意義我國的商業(yè)銀行在改革中取得了很大的成效得到了比較充分的發(fā)展,但存在的問(wèn)題也絕不容忽視。目前商業(yè)銀行存在的問(wèn)題主要有:不良1.1背金融是影響一國經(jīng)濟穩定與安全的一個(gè)至關(guān)重要的因素而銀行又資產(chǎn)過(guò)高呆賬過(guò)多資本充足率不高資產(chǎn)質(zhì)量和盈利能力較差、業(yè)務(wù)是金融中重要的一環(huán)。20世紀0年代的一系列金融危機包括墨西哥和產(chǎn)品創(chuàng )新能力弱內部控制和風(fēng)險管理水平有待提高等等。這些情況金融危機、俄羅斯金融危機、南美洲金融危機等特別是1997年的亞洲的存在表明我國商業(yè)銀行潛在的危險也很大甚至有引發(fā)危機的可能金融危機對全球經(jīng)濟的影響與破壞再次引起人們尉金融危機的警覺(jué)與性。而且,在我國長(cháng)期以來(lái)商業(yè)行的風(fēng)險管理側重于風(fēng)險的事中控制思考也引發(fā)了人們對金融安全問(wèn)題的深人研究。而金融危機對這些國和事后補教,往往忽視了風(fēng)險的事先管理。為此建立一個(gè)比較有效的金齊之所以造成巨大破壞,其中一個(gè)重要原因就是這些國家的銀行融風(fēng)險預警系統是非常必要的通過(guò)對現實(shí)的問(wèn)題觀(guān)測分析在危機發(fā)體系的防御能力比較差也缺乏一個(gè)良好的金融風(fēng)險預警機制。世界經(jīng)生之前提前發(fā)出預警信號,及時(shí)采取對策避免危機的爆發(fā)或者降低危濟的一體化使世界的每一個(gè)經(jīng)濟體都成為地球村的一員,每個(gè)經(jīng)濟體都機所帶來(lái)的破壞減少損失維護金融的穩定與安全促進(jìn)經(jīng)濟的穩健發(fā)是世界經(jīng)濟密不可分的一部分。隨著(zhù)中國成功加入WTo并且在經(jīng)濟全球化、金融全球化的背景之下,金融風(fēng)險的“傳染性”使得金融風(fēng)險離我1.2意義們越來(lái)越近。一個(gè)國家要想不受金融危機襲擊就要降低本國發(fā)生金融盡管?chē)H上對金融風(fēng)險預警系統的研究由來(lái)已久,但多數不太成風(fēng)險的概率也需要一套健全的金融風(fēng)險預警系統來(lái)防患于未然。銀行功。有些預警模型能夠預測到某次危機但要預測所有危機卻很難1997風(fēng)險是金融風(fēng)險的一個(gè)重要原因,因此建立商業(yè)銀行的風(fēng)險預警系統也年亞洲金融危機的爆發(fā)就是一個(gè)很好的憑證,并且多數學(xué)者對金融風(fēng)險的發(fā)展中具有較強的適應性但目前還存在一些技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有很好地解稈氣化技術(shù)的發(fā)展。建議由政府部門(mén)或通過(guò)協(xié)會(huì )組織制定并執行秸稈氣決。如秸稈氣化熱值低在穩定運行焦油清除氣體凈化等技術(shù)上需要化產(chǎn)品市場(chǎng)準入制度公布相關(guān)產(chǎn)品與設備質(zhì)量檢驗合格的產(chǎn)品,以此捉高等。這就需要科技部門(mén)加大科技經(jīng)費和人員的投人解決這些問(wèn)題,作為市場(chǎng)準入門(mén)檻,以保證以?xún)?yōu)質(zhì)產(chǎn)品提供給農戶(hù)進(jìn)一步提高設備的可靠性實(shí)用性魯考文獻(2)建立和完善產(chǎn)品質(zhì)量標準體系和質(zhì)量檢測體系。產(chǎn)品質(zhì)量標準[1]程序中國農業(yè)有機廢棄物利用中的創(chuàng )新和存在的問(wèn)題農業(yè)工和質(zhì)量檢測是指導生產(chǎn)和規范市場(chǎng)銷(xiāo)售的技術(shù)法規。到目前為止市場(chǎng)程學(xué)報200,18(5):14上銷(xiāo)售的秸稈氣化產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊彰響了廠(chǎng)家的銷(xiāo)售和秸稈氣化技[2]王革華我國生物質(zhì)能利用技術(shù)展望農業(yè)工程學(xué)報,19915術(shù)的順利摧廣。建立和完善產(chǎn)品標準體系和檢測中心,進(jìn)一步規范市場(chǎng)(4)19-2秩序是當前產(chǎn)業(yè)發(fā)展中突出的問(wèn)題應加快解決。[3]留廷宙丁鳴,王磊等生物質(zhì)燃氣專(zhuān)用灶具技術(shù)參數及性能試驗(3)加強宜傳,提高農民利用新能源的主動(dòng)性。通過(guò)宜傳培訓提高研究]農業(yè)工程學(xué)報2002,18(4):101-103.全民的能源意識、環(huán)境意識,強調節約能源保護環(huán)境是每個(gè)公民應盡的[4]顧樹(shù)華周瀘萍姚向陽(yáng)秸稈氣化集中供氣系統經(jīng)濟和外都效益評義務(wù)。加強引導使越來(lái)越多的人了解秸稈氣化技術(shù),以便有效地提高秸價(jià)打]農業(yè)工程學(xué)報199,15(2172-17稈氣化技術(shù)的普及率。同時(shí),在推廣過(guò)程中要加強管理和設備日常維護(責任編輯:白尚平)等相關(guān)知識的培訓制定符合農村實(shí)際的燃氣質(zhì)量標準以促進(jìn)技術(shù)的合理利用,增加效益。第一作者簡(jiǎn)介:張小東男,1965年生,1985年畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué)(4)以?xún)?yōu)質(zhì)產(chǎn)品供應農戶(hù)規范市場(chǎng)。利用市場(chǎng)機制用高科技含量、化工系煤化工專(zhuān)業(yè),工程師,太原市科技交流中心,山西省太原市高檔次的產(chǎn)品開(kāi)拓市場(chǎng)加強產(chǎn)業(yè)和服務(wù)體系的建設擴大規模推動(dòng)秸03000.Analysis on Straw Gasification Technique and Its ApplicationZHANG Xiao-dong,中國煤化工CNMHGABSTRACT: This paper introduces the concepts of straw gasifieprocess, analyzes some problems existing in the application of this technique, and puts forward several suggestions onpromoting the application of straw gasification techniqueKEY WORDS: straw gasification; tar, purification153