生物质高效气化技术
项目名称:生物质高效气化技术
成果单位：中国科学技术大学科技实业总公司
检索用关键词：生物质高效气化技术
专利状况：2
专利申请号：241135
应用行业：F, I
技术领域：4
技术产品用途介绍：生物质资源通常是指以木质素或纤维素以及其他有机质为主的陆生植物（木材、薪材和秸秆等）、水生植物和人畜粪便等，品种多、数量大，仅我国年产量即达到50多亿吨，其中可收获的各种农作物秸秆就达8亿多吨。生物质资源一般有三种用途：能源、饲料和肥料。生物质能是人类利用最早、最多、最直接的能源，至今世界上仍有15亿以上的人以生物质作为生活能源。
生物质能最有可能成为21世纪主要能源之一。据估计，植物每年储存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍，而作为能源利用还不到其总量的1%。专家认为，生物质能源将成为未来持续能源的重要部分，到2015年，全球总能耗将有40%来自生物质资源。
直接燃烧生物质的传统利用方式，不仅热效率低下，而且劳动强度大、污染严重。由于生活水平的提高和生活方式的改变，越来越多的农民已改用液化气之类的清洁高效能源，大量的作物秸秆被作为废弃物丢弃或焚烧于田间地头，既浪费资源、又污染环境，严重时还可能造成机场和高速公路关闭。因此，必须要开发、推广和应用新技术将生物质能转换为高效高品位的清洁能源，以代替煤炭、石油和天然气等燃料。
生物质气化是将生物质能转换为高效高品位的清洁能源的最有效措施之一。该技术是利用一套机械装置，将生物质进行缺氧燃烧，并通过还原和裂解过程，将生物质中的大部分有机质转换为可燃气体（H 、CO、CH 等），经过除尘、冷却和净化等工序后送至储气柜，再经由输气管道送到各户供炊事和取暖等用。该项技术是高效高品位利用生物质能的重要手段之一，早在1990年的第四届世界能源大会上即被确定为优先发展的技术之一。
枝桠、稻壳、稻草、树皮等几乎所有生物质均可作为生物质气化原料。
气化品质：气化后得到的燃气主要成分是：CO（20%），H2（9%），CH4（12%），CO2（12%），O2（1%），N2（52%）。燃气低位发热量为5—6MJ/NM3。
气化率：每公斤干质原料产气约2nm3，能源转化率超过85%。
表1是生物质即秸秆气与其他常用能源在价格性能比方面的比较。
表1 能源品位及价格比照表
品 名 发热量 单 价 比价（分/MJ）
秸秆气 5000 kJ/ m3 0.18元/m3 3.6
管道气 12000 kJ/ m3 0.95元/m3 7.9
液化气 43000 kJ/kg 3.50元/kg 8.1
天然气 35000 kJ/ m3 2.50元/m3 7.1
电 3600 kJ/kWh 0.55元/kWh 15.3
柴 油 42500 kJ/kg 3.30元/kg 7.8
汽 油 44000 kJ/kg 3.30元/kg 7.5
气化装置组成及主要技术指标
该套气化装置主要由气化炉、冷却塔、除尘器、风机、水封器、贮气柜6个部分组成。由于气化炉的技术路线仍采用固定床下吸收方式，并采用空气作为气化剂。与同类产品所不同的是本项目有二处技术创新：
（1）燃烧气化与低温干馏有机结合，既能够起到净化过滤之功用，又能够有效提高终产燃气的热值。
（2）利用气化炉的高温热源对燃气中的焦油进行裂解，既可减轻后续工艺的除焦难度，又可有效增加燃气热值。
所以，该气化炉能源转换效率达到85%、每公斤秸秆产气量大于2m 、燃气热值高于6MJ/m 、焦油含量低于20mg/m 。各种技术指标均位于国内同类秸秆气化炉的领先水平。
与国内外同类技术相比，本项目的主要技术性能指标列于表2。
表2 主要技术性能指标及与同类技术的比较
研制单位 热值 产气率 气化率 焦油 CO
本项目 5600KJ/M3 2.2M3/KJ 80% 20mg/m3 15%
山东能源所 5600KJ/M3 2.0M3/KJ 70% 60g/m3 20%
荷兰Twente大学 5400 KJ/M3 2.0M3/KJ 75% 100mg/m3 20%
产品性能：适用于农村住户集中的村镇集中供气。
市场前景及经济效益分析：1、生物质气成本核算
若以400户的规模为例，则每立方生物质气的销售成本为0.22元，那么：
l 比照管道煤气，每户每天用4m3，400户每天总计用1600m3；
l 气化站投资（以400户为例）总计约45万元（机组9万、气柜18万、管网18万），设寿命为10年，则每天的设备折旧费为130元；
l 机组运行功率约7KW，每天需运行4小时，总耗电28度，约合20元；
l 两人操作，每人每天15元，共计30元；
l 每天需原料800kg，约合80元；
l 维修管理费每天约需10元；
l 利润每天约80元。
2、企业经济效益
投资收益率（表3）
表3 项目投资与收益估算
年份 总投资 产值 毛利 上税 折旧 还贷 纯利 收益率
2001 1500# 4000 800 400 165 5 230 14%
2002 1650+150 6000 1200 600 180 55 365 20%
#表注：假定1500万元为企业现有总资产（地产、房产、设备等）；除年份和和收益率外，其他数字均以万元为单位。
由表3可见：（1）项目当年投产，当年收效；（2）投资利用率为100%；（3）从第二年起，项目收益率不低于20%；（4）投资回收期约为8年。
3、使用者经济效益
本项目生产的产品是生物质气化机组，使用者是小城镇和居住较为集中的农村村庄。以平均供气400户为例，使用者建一处气化站需投资45万元，年总经济效益17万元，年收益率为38%，具体如下：
（1）户均月用气120m3，只需24元，同比液化气少支20余元，400户年收益率合计约为10余万元；
（2）气化站月利润约2400元，年利润约3万元；
（3）提供二人就业，年工资收入约1万元；
（4）年转化秸秆约300吨，价值约3万元。
4、社会效益
（1）开辟了能源利用的新途径，一定程度上能够缓解能源的紧张局面；
（2）有利于环境保护；
（3）有利于改善农民的生活环境和提高农民的生活质量；
（4）有利于减少包括火灾在内的火灾隐患。 成果权属：1
项目来源：5
转化方式：1, 3
成果状态：9
成果单位详细信息:
生物质高效气化技术项目单位所在地区：安徽
通讯地址：安徽省合肥市金寨路96号
邮政编码：230026
项目负责人姓名：朱锡锋
职务职称：--
联系电话：0551-3607482
项目联系人姓名：王昌东
所在部门：项目合作部
电话：0551-3601781-303
手机：--
传真：0551-3601778
成果单位：中国科学技术大学科技实业总公司
检索用关键词：生物质高效气化技术
专利状况：2
专利申请号：241135
应用行业：F, I
技术领域：4
技术产品用途介绍：生物质资源通常是指以木质素或纤维素以及其他有机质为主的陆生植物（木材、薪材和秸秆等）、水生植物和人畜粪便等，品种多、数量大，仅我国年产量即达到50多亿吨，其中可收获的各种农作物秸秆就达8亿多吨。生物质资源一般有三种用途：能源、饲料和肥料。生物质能是人类利用最早、最多、最直接的能源，至今世界上仍有15亿以上的人以生物质作为生活能源。
生物质能最有可能成为21世纪主要能源之一。据估计，植物每年储存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍，而作为能源利用还不到其总量的1%。专家认为，生物质能源将成为未来持续能源的重要部分，到2015年，全球总能耗将有40%来自生物质资源。
直接燃烧生物质的传统利用方式，不仅热效率低下，而且劳动强度大、污染严重。由于生活水平的提高和生活方式的改变，越来越多的农民已改用液化气之类的清洁高效能源，大量的作物秸秆被作为废弃物丢弃或焚烧于田间地头，既浪费资源、又污染环境，严重时还可能造成机场和高速公路关闭。因此，必须要开发、推广和应用新技术将生物质能转换为高效高品位的清洁能源，以代替煤炭、石油和天然气等燃料。
生物质气化是将生物质能转换为高效高品位的清洁能源的最有效措施之一。该技术是利用一套机械装置，将生物质进行缺氧燃烧，并通过还原和裂解过程，将生物质中的大部分有机质转换为可燃气体（H 、CO、CH 等），经过除尘、冷却和净化等工序后送至储气柜，再经由输气管道送到各户供炊事和取暖等用。该项技术是高效高品位利用生物质能的重要手段之一，早在1990年的第四届世界能源大会上即被确定为优先发展的技术之一。
枝桠、稻壳、稻草、树皮等几乎所有生物质均可作为生物质气化原料。
气化品质：气化后得到的燃气主要成分是：CO（20%），H2（9%），CH4（12%），CO2（12%），O2（1%），N2（52%）。燃气低位发热量为5—6MJ/NM3。
气化率：每公斤干质原料产气约2nm3，能源转化率超过85%。
表1是生物质即秸秆气与其他常用能源在价格性能比方面的比较。
表1 能源品位及价格比照表
品 名 发热量 单 价 比价（分/MJ）
秸秆气 5000 kJ/ m3 0.18元/m3 3.6
管道气 12000 kJ/ m3 0.95元/m3 7.9
液化气 43000 kJ/kg 3.50元/kg 8.1
天然气 35000 kJ/ m3 2.50元/m3 7.1
电 3600 kJ/kWh 0.55元/kWh 15.3
柴 油 42500 kJ/kg 3.30元/kg 7.8
汽 油 44000 kJ/kg 3.30元/kg 7.5
气化装置组成及主要技术指标
该套气化装置主要由气化炉、冷却塔、除尘器、风机、水封器、贮气柜6个部分组成。由于气化炉的技术路线仍采用固定床下吸收方式，并采用空气作为气化剂。与同类产品所不同的是本项目有二处技术创新：
（1）燃烧气化与低温干馏有机结合，既能够起到净化过滤之功用，又能够有效提高终产燃气的热值。
（2）利用气化炉的高温热源对燃气中的焦油进行裂解，既可减轻后续工艺的除焦难度，又可有效增加燃气热值。
所以，该气化炉能源转换效率达到85%、每公斤秸秆产气量大于2m 、燃气热值高于6MJ/m 、焦油含量低于20mg/m 。各种技术指标均位于国内同类秸秆气化炉的领先水平。
与国内外同类技术相比，本项目的主要技术性能指标列于表2。
表2 主要技术性能指标及与同类技术的比较
研制单位 热值 产气率 气化率 焦油 CO
本项目 5600KJ/M3 2.2M3/KJ 80% 20mg/m3 15%
山东能源所 5600KJ/M3 2.0M3/KJ 70% 60g/m3 20%
荷兰Twente大学 5400 KJ/M3 2.0M3/KJ 75% 100mg/m3 20%
产品性能：适用于农村住户集中的村镇集中供气。
市场前景及经济效益分析：1、生物质气成本核算
若以400户的规模为例，则每立方生物质气的销售成本为0.22元，那么：
l 比照管道煤气，每户每天用4m3，400户每天总计用1600m3；
l 气化站投资（以400户为例）总计约45万元（机组9万、气柜18万、管网18万），设寿命为10年，则每天的设备折旧费为130元；
l 机组运行功率约7KW，每天需运行4小时，总耗电28度，约合20元；
l 两人操作，每人每天15元，共计30元；
l 每天需原料800kg，约合80元；
l 维修管理费每天约需10元；
l 利润每天约80元。
2、企业经济效益
投资收益率（表3）
表3 项目投资与收益估算
年份 总投资 产值 毛利 上税 折旧 还贷 纯利 收益率
2001 1500# 4000 800 400 165 5 230 14%
2002 1650+150 6000 1200 600 180 55 365 20%
#表注：假定1500万元为企业现有总资产（地产、房产、设备等）；除年份和和收益率外，其他数字均以万元为单位。
由表3可见：（1）项目当年投产，当年收效；（2）投资利用率为100%；（3）从第二年起，项目收益率不低于20%；（4）投资回收期约为8年。
3、使用者经济效益
本项目生产的产品是生物质气化机组，使用者是小城镇和居住较为集中的农村村庄。以平均供气400户为例，使用者建一处气化站需投资45万元，年总经济效益17万元，年收益率为38%，具体如下：
（1）户均月用气120m3，只需24元，同比液化气少支20余元，400户年收益率合计约为10余万元；
（2）气化站月利润约2400元，年利润约3万元；
（3）提供二人就业，年工资收入约1万元；
（4）年转化秸秆约300吨，价值约3万元。
4、社会效益
（1）开辟了能源利用的新途径，一定程度上能够缓解能源的紧张局面；
（2）有利于环境保护；
（3）有利于改善农民的生活环境和提高农民的生活质量；
（4）有利于减少包括火灾在内的火灾隐患。 成果权属：1
项目来源：5
转化方式：1, 3
成果状态：9
成果单位详细信息:
生物质高效气化技术项目单位所在地区：安徽
通讯地址：安徽省合肥市金寨路96号
邮政编码：230026
项目负责人姓名：朱锡锋
职务职称：--
联系电话：0551-3607482
项目联系人姓名：王昌东
所在部门：项目合作部
电话：0551-3601781-303
手机：--
传真：0551-3601778